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

В стратосфере располагается очень важный слой нашей атмосферы – озоновый. Это нижняя часть стратосферы. Возможно, вы знаете, что озоновый слой представляет собой тонкий покров, действующий как солнцезащитные очки Земли. А все благодаря двум молекулам: кислороду (O₂) и озону (O₃). Мы не можем этого видеть, но газы, фотоны и энергии в стратосфере постоянно взаимодействуют друг с другом!

Когда УФ-лучи попадают в озоновый слой, может случиться несколько разных вещей; все зависит от энергии излучения. Например, если в озоновый слой попадает УФ-излучение с высокой энергией и длиной волны короче 242 нм, то оно может разорвать двойную связь в молекулах кислорода (O=O). Если длина волны превышает 242 нм, то излучение этой двойной связи не навредит. Если же длина волны УФ-излучения короче 320 нм, то оно сможет разорвать ковалентную связь внутри молекул озона, но не внутри молекул кислорода.

Но что это значит для людей, загорающих на пляже? Толстые слои кислорода и озона работают вместе, защищая поверхность Земли от вредных лучей УФ-В и УФ-С. И если высокоэнергетический свет разрушает молекулярные связи в озоновом слое, но не достигает поверхности Земли, то УФ-А излучение, обладающее низкой энергией, вполне способно пройти сквозь нижнюю часть стратосферы.

Но как это происходит? Ведь УФ-А намного слабее других излучений. Разве озон и кислород не должны защищать нас от этой опасной энергии? К сожалению, нет.

Существует единственный способ, при котором озон и кислород могут нас защитить. Позволить УФ-излучению разрушить их ковалентные связи. Но проблема в том, что только волны короче 242 нм могут разрушить связи в кислороде и волны короче 320 нм могут разрушить связи в озоне. Излучение с волнами больше 320 нм слишком слабо для того, чтобы разорвать связи в молекулах. Именно поэтому УФ-А-излучение, длина волн которого составляет 315–400 нм, спокойно проходит сквозь озоновый слой и устремляется прямо к нам, любителям отдохнуть на пляже.

Несмотря на то, что УФ-А-излучение самое слабое из трех подгрупп (с самой большой длиной волны), именно оно наносит самый большой вред человеку. Если бы мы подвергались воздействию УФ-В- и УФ-С-излучений, то для нас это не обернулось бы ничем хорошим: излучение проникало бы в наше тело, разрывая связи между молекулами и создавая хаос. И у есть только две молекулы-супергероя, способные защитить наше тело.

Если вам нужно защититься от УФ-А-излучения, то все, что нужно делать, это каждый день наносить солнцезащитный крем. Звучит просто, да?

Я настоятельно рекомендую вам покупать продукты для макияжа, в которых уже содержится солнцезащитный крем. Следовательно, ваша кожа будет защищена даже в том случае, если вы выходите на улицу всего на пару минут или солнце «атакует» вас, когда вы болтаете с соседом. Но если вы собираетесь провести весь день на пляже, под открытым солнцем, то вам необходимо с ног до головы намазаться солнцезащитным кремом широкого спектра действия (это значит, что он защищает от разных групп УФ-излучения).

В США распространены две формы солнцезащитного крема. Первая представляет собой физический блокатор – это солнцезащитный крем, который мы наносим непосредственно на кожу. Чаще всего это оксид цинка – густой белый крем, из-за которого в 1980-х годах нос спасателей был белым. И знаете, мой папа был единственным человеком в моем родном городе, кто заставлял своих детей наносить этот крем, – в те времена я хотела сквозь землю провалиться от стыда.

Вторая форма солнцезащитного время гораздо популярнее, и этот крем работает на основе химического процесса, происходящего, когда крем (точно как кислород и озон) поглощает УФ-излучение. Молекулы этого крема, например авобензон, имеют ограниченный диапазон поглощения лучей, и именно поэтому в солнцезащитных кремах содержится несколько активных веществ. Авобензон лучше всего поглощает УФ-А-излучение, но плохо справляется с УФ-В. С другой стороны, октилметоксициннамат поглощает любое УФ-В-излучение, прорвавшееся через озоновый слой.

Я живу в очень теплом месте: летом температура здесь превышает 37°C, поэтому у меня всегда есть солнцезащитный крем с солнцезащитным коэффициентом (SPF) 30. Значение SPF означает, что крем защищает от всего вредного УФ-излучения, взаимодействующего с моей кожей, кроме его 1/30 части. SPF 10 не блокирует 1/10 часть всего излучения, а SPF 50 – 1/50.

SPF ничего не значит, если вы не обновляете крем каждые два часа. Если вы этого не делаете, то через три или четыре часа ваша кожа будет «голой» из-за ряда факторов. К тому же если вы отдыхаете на пляже, то солнцезащитный крем может смыть вода; в итоге ваша кожа останется беззащитной, а УФ-излучение начнет разрушать молекулы в ней.

Существует мнение, что солнцезащитный крем или крем для загара не может иметь SPF больше 50. Многие химики считают, что из-за огромного количества переменных нельзя создать крем, полностью защищающий от УФ-излучения. Все зависит от того, сколько крема наносит человек и как часто он его обновляет. Лично я не видела доказательств того, что солнцезащитные кремы могут защитить нас от практически всего излучения, так что я пользуюсь кремом с SPF 30.

Использование некоторых солнцезащитных средств может иметь негативные последствия. Например, октилметоксициннамат является удивительной молекулой, способной защитить нашу кожу от вредного УФ-излучения, однако он наносит колоссальный вред коралловым рифам. К сожалению, большинство людей наносят солнцезащитный крем непосредственно перед тем, как зайти в воду. Именно поэтому в некоторых регионах (к примеру, на Гавайях) введен запрет на использование солнцезащитных кремов с октилметоксициннаматом (запрет вступил в силу в 2021 году).

Однако не так важно, живете вы в Техасе или на Аляске, большинству из нас необходимо ежедневно использовать солнцезащитный крем или проверять УФ-индекс перед каждым выходом на улицу.

УФ-индекс – довольно интересная штука. Наша одержимость предсказаниями настолько огромна, что ученые даже отправили в атмосферу аппараты, определяющие длину волн солнечного света. На основе собранных данных ученые вычисляют опасность от УФ-излучения в тот или иной день. Значение шкалы колеблется от нуля до одиннадцати (иногда выше), где ноль – самый низкий уровень излучения, а десять и выше – чрезвычайно высокий. Каждый раз, когда вы видите УФ-индекс, равный или больше трех, я рекомендую вам использовать солнцезащитный крем с SPF30+.

И еще одно предостережением. Если вы находитесь у отражающих поверхностей, например воды, снега или песка, то УФ-индекс может увеличиться в два раза. Именно поэтому люди предпочитают загорать на пляже, а не на заднем дворе своего дома. Именно поэтому люди намного быстрее загорают у воды. То же самое касается эпизодов, когда вы уезжаете в горы покататься на лыжах: если даже небольшая часть вашего лица открыта, она обязательно загорит.

И кто знал, что хорошая поездка на пляж включает в себя не только десятки искусственных полимеров, например спандекс, полиэтилен и полистирол, но и химические вещества, которые мы наносим на свое тело, чтобы защитить кожу и молекулы в ней от вредного излучения. Возрадуйтесь же, любители позагорать!

9. PIE KID YOU NOT. На кухне

На кухне я могу заниматься только одним: выпечкой. Мне нравится, ведь это медитативный процесс. И очень точный. А еще – это химия. Перед тем, как что-то испечь, вам нужно высчитать пропорции. То же самое мы делаем с веществами в лаборатории. Затем вы смешиваете ингредиенты вместе, соблюдая осторожность: нельзя недомешать или слишком сильно перемешать полученную смесь. То же самое касается работы химика в лаборатории: если мы добавим слишком много тепла или давления, то вещества среагируют не так, как ожидалось.

Я еще очень долго могу проводить параллели между выпечкой и химией, однако в этой главе мне хочется подробно рассказать о происходящей на кухне химии. Не важно, печете вы торт или готовите ужин из пяти блюд, потому что химия всегда рядом.

Я научилась печь у мамы. Знаете, она готовит просто потрясающие пироги; я даже просила ее делать пирог с ревенем вместо именинного торта на каждый мой день рождения. И именно на маминой кухне я поняла одно важное правило: нужно соблюдать точность.

Я даже не могу вспомнить, сколько книг о выпечке прочитала. Я, как и моя мама, специализируюсь на выпечке, поэтому несколько книг из моей библиотеки посвящены только коржам для пирогов. Мой фаворит – «The Pie and Pastry Bible» Роуз Леви Беранбаум. Мне нравится, что представленная в книге информация весьма точная; если вы решите повторить один из рецептов, у вас получится лучший пирог или торт в жизни. И все пойдет крахом, если вы замените хотя бы один ингредиент – например, в рецепте пирога со свежей черникой вы решите использовать малину. В выпечке всегда допускаются небольшие погрешности, прямо как и в лаборатории.

Моя мама считает, что можно быть плохим пекарем только в одном случае – если вы не соблюдаете граммовку. Самый лучший и легкий способ стать лучшим пекарем в мире – это купить кухонные весы и использовать массу (граммы) вместо объема (чайные/столовые ложки, чашки). Вам будет проще подготавливать и убирать кухню, к тому же вы станете последовательнее и точнее. К примеру, если в рецепте написано, что для приготовления пирога требуется 1⅓ чашки и 4 чайные ложки муки, вы просто замучаетесь отмерять это все. Сколько это муки в граммах? 184 грамма. Просто и легко. Если вы пользуетесь весами, то вам не нужно думать о том, с горкой вам насыпать муку или нет. 184 грамма – это просто 184 грамма, и не важно, используете вы ложки или чашки.

Теперь я не буду покупать кулинарные книги, в которых используется только объем. Понимаете, мне такие рецепты кажутся очень неточными. Если вы решите посмотреть рецепты в своих кулинарных книгах, то обратите внимание на то, какую муку вам предлагают использовать для каждого вида выпечки. Например, для хлеба нужно использовать хлебопекарную, а для пирогов – муку для выпечки. Да, может показаться, что я сильно заморачиваюсь, но мука – это главный ингредиент. Давайте поговорим о разнице между видами муки.

Перед тем, как начать писать эту главу, я посмотрела на свои запасы муки. Оказалось, что у меня хранится шесть разных сортов: универсальная, кондитерская, хлебопекарная, для сдобы, цельнозерновая и без глютена. Вся мука расфасована по герметичным контейнерам, а каждый контейнер подписан.

Как правило, когда дело касается муки, пекари становятся очень привередливыми. Есть история об известном британском пекаре, которого задержали при въезде в США из-за того, что в ее чемодане было большое количество неизвестного белого порошка. Ей нужно было приготовить особенный десерт на одном мероприятии, и она, решив не рисковать, взяла с собой несколько сортов муки. К сожалению для этой женщины, Управление транспортной безопасности не было уверено в том, что это обычная мука, а не контрабанда… и именно поэтому я подписываю всю свою муку, если я куда-то еду!

Так почему же вид муки так важен? Почему все пекари настаивают на том, что для каких-то рецептов нужно использовать универсальную муку, а для тортов и выпечки – кондитерскую? Белок. Все дело в белке.

Некоторые виды муки (например, универсальная неотбеленная) производятся из твердых сортов пшеницы с высоким содержанием белка; при этом другие виды муки (например, кондитерская) производятся из сортов пшеницы с низким содержанием белка. По правде говоря, большая часть молекул муки – это белки.

Белки вокруг нас: они не только в нашей пище, но и в наших волосах, в коже. Быть может, вы помните, что белки – это полипептиды. То есть их молекула состоит из двух или более аминокислот.