Интересные факты о веществах для детей. Методическая разработка "интересные факты о бытовой химии"

Как вещества, как известно, состоят из атомов. А разные виды атомов называются химическими элементами. В этом посте вы прочитаете множество интересных фактов о химических элементах.

Химических элементов значительно меньше, чем разных веществ. Стабильных элементов (атомы которых не распадаются со временем) всего 80, а также есть ещё несколько радиоактивных, но долгоживущих, которые тоже встречаются в природе. Всё многообразие веществ образуется из-за того, что атомы способны соединяться между собой. Положительно заряженные ядра атомов при сближении притягивают отрицательно заряженные электроны других атомов и из-за этого между атомами образуется устойчивая связь.

Атомы химических элементов отличаются друг от друга числом протонов в ядре атома. Протоны и нейтроны удерживаются в ядре ядерными силами, но электромагнитные силы пытаются отталкивать протоны друг от друга. Чем больше протонов в ядре, тем сильнее отталкивание, поэтому слишком большие ядра не могут долго существовать. Самый последний из химических элементов, атомы которого стабильны — свинец (номер 82), а самый последний, который встречается в природе — уран (номер 92). Все известные элементы с большими номерами получены искусственно в ядерных реакторах или на ускорителях. Самый же тяжёлый на сегодняшний день элемент, который получен искусственно, это унуноктий (номер 118). Его синтезировали российские учёные на ускорителе в Дубне. Все элементы с номером 100 и выше получены в очень малых количествах (иногда лишь в количестве нескольких атомов).

Согласно современным представлениям все элементы тяжелее водорода и гелия образовались в процессе эволюции звёзд. Ядра атомов от водорода до железа способны сливаться друг с другом с выделением энергии и постепенно образуются в течение жизни звезды. А вот все химические элементы, атомы которых тяжелее железа, как считают учёные, образовались при взрывах сверхновых или нейтронных звёзд.

Самый первый химический элемент — водород. Он является самым распространённым во Вселенной, более 90% атомов — это атомы водорода. Но на Земле водорода не так много, а самый распространённый элемент — кислород. В земной коре около 50% кислорода, затем идут кремний (26% по массе) и алюминий (7%).

Даже чистые химические элементы могут существовать в виде разных веществ, т к. атомы в них могут соединяться по-разному. Это явление называется аллотропией.

пример аллотропии — кристаллический бор (слева) и аморфный бор

Химические элементы очень сильно отличаются друг от друга по способности вступать в химические реакции. Самые химически пассивные элементы — инертные газы, особенно гелий. Всё потому, что у них полностью заполнена внешняя электронная оболочка. Гелий и неон вообще не образуют настоящих химических соединений. Также малой химической активностью отличаются т. н. благородные металлы — золото, серебро, платина и металлы платиновой группы.

Самые активные химические элементы — те, которые легко отдают или присоединяют электроны. Самый активный металл — цезий, а самый активный неметалл — фтор.

Цезий настолько активен, что самопроизвольно загорается на воздухе и взрывается в воде.

видео — реакция цезия с водой (сначала в воду бросают рубидий, а потом цезий)

Фтор настолько активен, что реагирует почти со всеми известными веществами. В этом газе загораются даже такие вещества, как песок и вода. Фтор настолько опасен, что многие химики, пытаясь получить его в чистом виде, погибли во время опытов.

видео — горение асбеста и воды во фторе

видео — даже кирпич загорается во фторе

Из всех химических элементов в чистом виде 11 элементов при нормальных условиях — газы, а почти все остальные — твёрдые вещества. Лишь ртуть и бром — жидкости.

По своим свойствам многие химические элементы в чём-то похожи друг на друга. Например, среди них выделяют такие группы, как щелочные металлы, галогены, инертные газы и т. д. В то же время практически любой известный химический элемент в чём-то уникален и в некоторых областях применения незаменим. Например, титан, на основе которого делают сверхпрочные сплавы, незаменим в авиастроении. Кремний незаменим в микроэлектронике. Литий незаменим в производстве компактных аккумуляторов. Цезий незаменим как материал для инфракрасных датчиков. Уран незаменим в атомной промышленности.

Организм человека состоит из более, чем 30 химических элементов, при недостатке которых он не может нормально функционировать. Например, из соединений кальция состоят кости, железо входит в состав гемоглобина крови, йод нужен для синтеза гормонов щитовидной железы и т. д.

Даже если вы внимательно все слушали на уроках в школе и на парах в университете, вы знаете далеко не все интересные факты о химических элементах. В этой статье мы расскажем о интересных моментах в истории, связанных с химическими элементами, а также о необычных свойствах оных.

1. Водород

В земной коре водорода содержится совсем мало – около 0.15 процентов, в то время как этот же элемент составляет около 50% массы Солнца. Еще кое-что интересное – в жидком виде водород является самым плотным веществом, а в газообразном наоборот – самым неплотным.

2. Натрий

Натрий (известный больше, как соль) изначально имел другое название. Вплоть до XVIII века люди называли этот элемент содий. По этой причине соли натрия носили такое странное название, как гидрохлоровая сода, или же сернокислая сода. У нас, в России, это название прижилось благодаря Герману Гессу.

3. Металлы

Мало кто знает, но железо может перейти в газообразное состояние, для этого его нужно нагреть аж до 50 000 градусов цельсия.

4. Золото

Один из самых драгоценных металлов, который знают все – золото, содержится в таких местах, о которых вы не подозревали. Так, в тонне обычной воды из океана его порядка 7 мг. Всего же в океане находится более 10 миллиардов тонн этого металла.

5. Платина

Поначалу платине, ввиду схожести с серебром, дали подобное название – «серебришко». Она стоила куда дешевле серебра. Позже, когда придумали, где можно применять данный металл, все кардинально изменилось. Сейчас платина в десятки раз дороже серебра.

6. Серебро

Кстати, о серебре – его бактерицидные свойства были открыты случайно. Войско Македонского подверглось эпидемии, однако коснулась она лишь обычных военных, начальники были здоровы. Оказалось, что все связанно с посудой. У начальников она была серебренная, у военных – из олова.

7. Металлы в жидком состоянии

Есть несколько металлов, которые находятся в жидком состоянии при «комнатной» температуре: ртуть, цезий, франций и галлий.

8. Металлы и планеты

Ранее люди знали лишь 7 металлов и столько же планет, поэтому поделили их «попарно». Луна означала серебро, Марс – железо, Ртути присвоили Меркурий, Солнцу, естественно, золото. Юпитер стал оловом, Венера – медью, а Сатурн свинцом.

Змея из песка. Интересный химический эксперимент в домашних условиях:

Футбольный клуб «Амкар» из Перми получил название от сокращения двух химических веществ - аммиака и карбамида, так как они были главной продукцией ОАО «Минеральные удобрения», создавшей клуб.

Если вязкость жидкости зависит только от её природы и температуры, как, например, у воды, такую жидкость называют ньютоновской. Если вязкость зависит ещё и от градиента скорости, её называют неньютоновской. Такие жидкости при внезапном применении силы ведут себя как твёрдые тела. Пример - кетчуп в бутылке, который не будет течь, пока не встряхнуть бутылку. Другой пример - суспензия кукурузного крахмала в воде. Если налить её в большую ёмкость, можно в буквальном смысле ходить по ней, если передвигать ногами быстро и прикладывать достаточную силу к каждому удару.

Эрнест Резерфорд занимался исследованиями в основном в области физики и однажды заявил, что «все науки можно разделить на две группы - на физику и коллекционирование марок». Однако Нобелевскую премию ему вручили по химии, что стало неожиданностью как для него, так и для других учёных. Впоследствии он замечал, что из всех превращений, которые ему удалось наблюдать, «самым неожиданным стало собственное превращение из физика в химика».

С 1990-х годов на веб-сайтах и в почтовых рассылках нередко появляются призывы запретить использование монооксида дигидрогена. В них перечисляются многочисленные опасности, которое вызывает это вещество: оно является главным компонентом кислотных дождей, ускоряет коррозию металлов, может вызывать короткое замыкание и т. п. Несмотря на опасность, вещество активно применяется в качестве промышленного растворителя, добавки к пищевым продуктам, на атомных станциях, а предприятия сбрасывают его в огромных количествах в реки и моря. Эта шутка - ведь монооксид дигидрогена есть не что иное, как вода - должна учить критическому восприятию информации. В 2007 году на неё купился новозеландский депутат. Ему пришло подобное письмо от избирателя, и он перенаправил его в правительство, потребовав запретить опасный химикат.

Земляничный альдегид с точки зрения органической химии является не альдегидом, а этиловым эфиром. Также это вещество не содержится в землянике, а только напоминает её своим запахом. Своё название вещество получило в 19 веке, когда химический анализ был ещё не очень точным.

Платина в переводе с испанского буквально означает «серебришко». Объясняется такое пренебрежительное название, данное этому металлу конкистадорами, исключительной тугоплавкостью платины, которая не поддавалась переплавке, долгое время не находила применения и ценилась вдвое ниже, чем серебро. Сейчас на мировых биржах платина дороже серебра примерно в 100 раз.

Запах мокрой земли, который мы чувствуем после дождя, - это органическое вещество геосмин, которое вырабатывают живущие на поверхности земли цианобактерии и актинобактерии.

Множество химических элементов получили своё название в честь стран или других географических объектов. Сразу 4 элемента - иттрий, иттербий, тербий и эрбий - были названы в честь шведской деревни Иттербю, около которой обнаружили крупное месторождение редкоземельных металлов.

При обжиге содержащих мышьяк кобальтовых минералов выделяется летучий ядовитый оксид мышьяка. Руда, содержащая эти минералы, получила у горняков имя горного духа Кобольда. Древние норвежцы приписывали отравления плавильщиков при переплавке серебра проделкам этого злого духа. В честь него и назвали сам металл кобальт.

Канарейки очень чувствительны к содержанию в воздухе метана. Эту особенность использовали в своё время шахтёры, которые, спускаясь под землю, брали с собой клетку с канарейкой. Если пения давно не было слышно, значит следовало подниматься наверх как можно быстрее.

Антибиотики были открыты случайно. Александр Флеминг оставил пробирку с бактериями стафилококка без внимания на несколько дней. В ней выросла колония плесневых грибов и стала разрушать бактерии, а затем Флеминг выделил активное вещество - пенициллин.

Грифы-индейки имеют очень острый нюх, особенно хорошо они чуют этантиол - газ, который выделяется при гниении трупов животных. Искусственно полученный этантиол добавляют в природный газ, который сам по себе не имеет запаха, чтобы мы могли почуять утечку газа из незакрытой конфорки. В малонаселённых районах США инженеры-обходчики иногда обнаруживают утечки на магистральных трубопроводах именно по кружению над ними грифов-индеек, привлекаемых привычным им запахом.

Американец Чарльз Гудьир случайно открыл рецепт изготовления резины, которая не размягчается в жару и не становится хрупкой на морозе. Он по ошибке нагрел смесь каучука и серы на кухонной плите (по другой версии, оставил образец резины у печи). Этот процесс получил название вулканизация.

Некоторые интересные факты из истории химии
Открытие галогенов
Открытие фтора

Выделение газообразного фтора из фторсодержащих веществ оказалось одной из самых трудных экспериментальных задач. Фтор обладает исключительной реакционной способностью; причем часто его взаимодействие с другими веществами происходит с воспламенением и взрывом.

Первыми жертвами фтора были два члена Ирландской Академии наук братья Георг и Томас Нокс. Томас Нокс скончался от отравления фтороводородом, а Георг стал инвалидом. Следующей жертвой стал бельгийский химик П. Лайет. Мученическую смерть при проведении опытов по выделению фтора принял французский химик Джером Никлес. Отравились, надышавшись небольшими количествами фтороводорода, а также получили серьезные ожоги французские химики Жозеф Гей-Люссак, Луи Тенар и английский химик Гемфри Дэви. При попытках выделить фтор при помощи электролиза его соединений нанесли ущерб своему здоровью французский химик Эдмон Фреми и английский электрохимик Георг Гор. Только в 1886 году французскому химику Анри Муассану сравнительно безболезненно удалось получить фтор. Муассан случайно обнаружил, что при электролизе смеси жидкого безводного HF и гидродифторида калия (KHF2) в платиновом сосуде на аноде выделяется светло-желтый газ со специфическим резким запахом. Однако, когда Муассан докладывал Парижской академии наук о своем открытии, один глаз ученого был закрыт черной повязкой:

Нобелевская премия по химии была присуждена Муассану в 1906 г "в признание большого объема исследований - получения элемента фтора и введения в лабораторную и промышленную практику электрической печи, названной его именем".

Открытие хлора

Первооткрывателем хлора оказался шведский аптекарь Карл Шееле, химическая интуиция которого была поистине поразительной, по словам французского химика Жана Батиста Дюма, Шееле "не мог прикоснуться к какому-либо телу без того, чтобы сделать открытие". В 32 года он был удостоен звания члена Стокгольмской академии наук, хотя был всего лишь аптекарским помощником, в том же году он получил место управляющего аптекой, принадлежавшей вдове Маргарите Соннеман, которая за два дня до смерти Шееле стала его женой.

Вот как описал Шееле свой опыт, выполненный в 1774 году: "Я поместил смесь черной магнезии с муриевой кислотой в реторту, к горлышку которой присоединил пузырь, лишенный воздуха, и поставил ее на песчаную баню. Пузырь наполнился газом, окрасившим его в желтый цвет: Газ имел желто-зеленый цвет, пронзительный запах":

Современное обозначение этой реакции таково: MnO2 + 4HCl = Cl2 + MnCl2 + 2H2O.

В 1812 году французский химик Гей-Люссак дал этому газу современное название - хлор, что в переводе с греческого означает желто-зеленый.

Открытие брома

Бром был открыт двадцатичетырехлетним лаборантом Антуаном-Жеромом Баларом. Балар изучал маточные рассолы южных соляных болот Франции. Во время одного из опытов, когда он подействовал на рассол хлором, он заметил появление весьма интенсивной желтой окраски, вызванной реакцией взаимодействия содержащегося в растворе бромида натрия с хлором. Через несколько лет напряженной работы Балар выделил необходимое количество темно-бурой жидкости, названной им муридом. В Парижской Академии наук Гей-Люссак и Тенар подтвердили открытие Баларом нового простого вещества, но нашли название неудачным и предложили свое - "бром", что в переводе с греческого означало зловонный.

Впоследствии французский химик Шарль Жерар, не получивший кафедру химии во Французском колледже, которую передали Балару, высоко оценив открытие им брома, не смог удержаться от резкого восклицания: "Это не Балар открыт бром, а бром открыл Балара!"

Открытие иода

В 1811 году французский химик-технолог и фармацевт Бернар Куртуа открыл иод. Друзья его рассказывают любопытные подробности этого открытия. У Куртуа был любимый кот, который во время обеда сидел обычно на плече своего хозяина. Куртуа часто обедал в лаборатории. В один из дней во время обеда кот, чего-то испугавшись, прыгнул на пол, но попал на бутылки, стоявшие около лабораторного стола. В одной бутылке Куртуа приготовил для опыта суспензию золы водорослей (содержащей иодид натрия) в этаноле, а в другой находилась концентрированная серная кислота. Бутылки разбились и жидкости смешались. С пола стали подниматься клубы сине-фиолетового пара, которые оседали на окружающих предметах в виде мельчайших черно-фиолетовых кристалликов с металлическим блеском и едким запахом. Это и был новый химический элемент иод.

(Факты взяты из следующих книг: М. Джуа. История химии. 1975.; Б. Д. Степин, Л. Ю. Аликберова. Книга по химии для домашнего чтения. 1995. К. Манолов. Великие химики. (том 1, том 2), 1976.).

Химия - это предмет, который известен всем школьникам. Отношение к нему разное: одним нравится наблюдать за тем, как ведут себя реагенты во время разнообразных опытов на уроке, а у других, наоборот, химия вызывает только скуку. Однако не всем известны интересные факты об этой дисциплине. Рассмотрим некоторые из них.

Танцующий кальмар

Химия - это предмет, который находит практическое применение в самых разных областях жизни. Один из интересных фактов о химии связан с японским блюдом под названием «танцующий кальмар». Его изюминка состоит в следующем: недавно пойманного кальмара подают на стол гостю, незадолго до этого полив его соевым соусом. Кальмар начинает шевелить щупальцами, будто танцуя. Этот эффект связан с тем, что в щупальцах кальмара происходит химическая реакция, заставляющая двигаться мышцы.

Скатол

Еще один интересный факт о химии связан с особым веществом под названием скатол. Это органическое соединение, которое придает фекалиям характерный запах. Его бесцветные кристаллы можно найти в различных эфирных маслах, смолах, они также образуются при разложении белка. В небольших дозах это вещество обладает приятным цветочным ароматом. Производители нередко добавляют его в состав духов, сигарет, а также разнообразных пищевых эссенций. Скатол содержится даже в пище.

Яд в алкоголе

А следующий интересный факт о химии послужит предостережением для тех, кто склонен к употреблению спиртных напитков. В их составе может присутствовать очень опасное вещество, которое по вкусу и запаху практически не отличимо от этилового спирта. Это метиловый спирт. Его небольшое количество может привести к слепоте. Доза величиной в 30 мл может спровоцировать остановку сердца. При отравлении метиловым спиртом противоядием к нему является этиловый спирт. Это объясняется тем фактом, что процессы связывания и того, и другого спирта непосредственно зависят от фермента алкогольдегидрогеназы. Данное вещество быстрее реагирует с этанолом. В результате реакции этанол исчерпывается, а большая часть метанола остается нерасщепленной, вследствие чего меньшее количество яда оказывается в крови.

Канарейки-спасатели

Немало интересных фактов о химии связано и с миром животных. К примеру, среди шахтеров широко известен факт: канарейки проявляют высокую чувствительность к запаху газа метана. Эта особенность в прошлом всегда использовалась работниками шахт, которые всегда брали с собой маленьких птичек под землю. В том случае, если канарейки прекращали петь, это означало, что следует немедленно подниматься наверх.

Открытие антибиотиков

Пожалуй, один из самых известных фактов о химии связан с открытием антибиотиков А. Флемингом в 1928 году. Ученый проводил один из своих рядовых экспериментов, которые были посвящены борьбе человеческого организма с различными бактериальными инфекциями. В пробирках он выращивал культуры под названием Staphylococcus. На несколько дней ученый случайно оставил пробирку с бактериями без внимания. В это время в ней выросла целая колония плесневых грибов. После этого А. Флеминг смог выделить отдельное активное вещество - пенициллин.

Впервые в истории человечества эти вещества были выделены из пшеничной муки итальянским ученым Бартоломео Беккари в 1728 году. Открытие ученого с той поры считается рождением целого направления в науке - химии белка. Рассмотрим несколько интересных фактов из химии о белках:

• Любой живой организм на нашей планете содержит в себе эти вещества. Белок составляет около половины сухого веса каждого организма. Например, у вирусов его содержание составляет от 50 до 95 %. Кроме того, белки являются одними из четырех главных компонентов живой материи (остальные три - это нуклеиновые кислоты, углеводы, а также жиры). Они занимают особое место по своим биологическим функциям.

• Порядка 30 % белков в организме человека находится в мышечной ткани. 20 % содержится в костях и сухожилиях. Всего 10% приходится на кожу.
• Всего в природе существует порядка тысячи разнообразных белков. Они обеспечивают возможность жизнедеятельности самых разных организмов - начиная с простейших и заканчивая человеком. Всего белки обеспечивают жизнь двум миллионам типов живых организмов.
• Мозг также является белком. При попадании в организм алкоголя нервные клетки погибают. Это происходит вследствие того, что белок денатурируется при взаимодействии с этиловым спиртом.

Еще шесть интересных фактов о химии

Рассмотрим вкратце еще несколько фактов из данной области, которые будут интересны как школьникам, так и взрослым.

• Рекордсменом среди ученых, посвятивших свои исследования открытию химических элементов, является шведский исследователь Карл Шееле. Он открыл фтор, хлор, барий, кислород, марганец, молибден, а также вольфрам.
• Самая тонкая материя, которая может быть увидена человеческим взглядом, - это мыльный пузырь. Толщина папиросной бумаги или, к примеру, человеческого волоса в тысячи раз больше, чем толщина стенки мыльного пузыря. Скорость его лопания составляет всего лишь 0,001 сек. Для сравнения: скорость ядерной реакции составляет 0.000 000 000 000 000 001 сек.
• Железо - это прочный и твердый материал, однако даже он может плавиться и превращаться в газ. Происходит это при температуре в 1539 0 С.

• Следующий интересный факт про химию связан с размером атомов. Известно, что эти частицы обладают чрезвычайно малыми размерами. К примеру, атомы водорода настолько малы, что даже если их разместить один за другим в количестве 100 миллионов штук, длина такой цепочки не будет превышать 1 см.
• В одной тонне воды Мирового океана содержится всего лишь 7 миллиграммов золота. Однако общая масса драгоценного металла, содержащегося во всех водах, достаточно внушительна и составляет 10 миллиардов тонн.
• Самые современные пассажирские самолеты в процессе своей работы используют до 75 тонн кислорода. Такое же количество данного вещества вырабатывается 25000-50000 га леса при фотосинтезе.