Текст книги "Все обо всем. Том 2"

Автор книги: Аркадий Ликум

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 31 страниц)

Что такое магний?

Магний – один из самых удивительных металлов, известных человеку. Он настолько легок, что его вес составляет лишь две трети от веса алюминия. Магний – самый легкий металл из используемых в промышленности. Кроме легкого веса, магний имеет еще одно необычное качество. Он может гореть. Магниевые опилки или мелкие стружки очень легко загораются и бурно горят. С другой стороны, свойства магния не отличаются от свойств других металлов. Он имеет серебристо-белый блеск, немного прочнее алюминия и быстро разъедается или изнашивается в сыром воздухе. Чтобы увеличить его прочность, твердость, устойчивость против коррозии, магний часто сплавляется с цинком, марганцем и алюминием.

Магниевые сплавы находят широкое применение. Из них изготовляют листы, пластины, трубы, балки и проволоку. Чрезвычайная легкость магния делает его особенно полезным при изготовлении самолетов и другой быстро движущейся техники. Иногда металл в чистом виде из-за своей способности гореть применяется в ракетах, фейерверках, в трассирующих пулях. Соли магния используются в медицине и химии. Горькая соль – это сульфат магния, а молочко магнезии – суспензия окиси магния. Одно время магний был лишь забавой в химических лабораториях.

В 1808 году сэр Хамфри Дэйви смог выявить некоторые из его качеств, хоть и не смог получить чистый магний. Постепенно ученые начинали работать с этим странным металлом и узнали, как получать его в чистом виде и как его использовать в сплаве с другими металлами. Потребовалось почти сто лет, чтобы получить первый магниевый сплав. Магний имеет настолько высокую химическую активность, что в свободном состоянии в природе не встречается. Но в сочетании с другими элементами он образует больше двух процентов земной коры.

Магний добывается за счет отделения его от других минералов, в сочетании с которыми он встречается в природе. В основном это магнезит, доломит, карналлит, естественные соляные растворы.

Что такое кремний?

Земная кора – почва, по которой люди ходят и на которой живут – состоят в большой степени из кремния. Кремний – второй по распространенности химический элемент на Земле, но он никогда не встречается в свободном состоянии. Это значит, что он всегда соединен еще с одним или несколькими элементами. Кремний – основной элемент во всех горных породах, за исключением одной разновидности – карбонатов. Глина, например, содержит в среднем 50 процентов кремния, и можете не сомневаться, что большинство камней, которые вы видите, имеют такое же количество кремния.

Кремний обнаружен на звездах и даже в растениях. Самое большое количество кремния в мире находится в кремнеземе, состоящем из кислорода и кремния. Кварц, яшма, опал, песок – все это разновидности кремнезема. В старину люди использовали кремнезем для изготовления стекла. Кремний существует в двух видах: кристаллическом и в виде порошка. Чистый кремний не находит широкого применения, поэтому его редко производят. А вот различные кремниевые соединения используются во многих отраслях. При соединении песка с коксом образуется карбид кремния, который обычно называется карборундом. Это чрезвычайно твердое вещество и используется для шлифования и полировки металлов.

Еще кремний добавляется в сталь, поскольку он придает стали многие полезные качества. В стали может содержаться от 2 до 6 % кремния. Когда сталь используется при изготовлении химического оборудования, в ней содержится 6 % кремния, вследствие чего она гораздо лучше противостоит коррозии, чем любая другая сталь. Когда в стали 2 % кремния, она становится незаменимой для электрооборудования, поскольку в этом случае требуется меньше энергии, чтобы намагнитить сталь. Кремниевые соединения широко используются и в химической промышленности для разнообразных нужд.

Откуда появились растения?

Было ли время, когда на Земле вообще не было растений? Согласно научным теориям – да. Тогда, сотни миллионов лет тому назад, на Земле появились крошечные частицы протоплазмы. «Протоплазма» – это название живой материи, которая имеется и у растений, и у животных. Эти изначальные частицы протоплазмы и были, по мнению ученых, началом всех растений и животных. У частиц протоплазмы, из которых получились растения, появились толстые оболочки, и они стали сосредотачиваться в одном месте. В них также выработалось зеленое вещество – хлорофилл – позволивший им получать питание из веществ, находящихся в воздухе, вводе, в почве. Эти изначальные зеленые растения состояли лишь из одной клетки, но впоследствии они образовали группы клеток. Поскольку они не были защищены от высыхания, им пришлось оставаться в воде.

До сегодняшнего дня еще дожили некоторые потомки этих первых растений, хотя, конечно, они и претерпели некоторые изменения. Мы называем их водорослями. Получила развитие и группа растений, которым для получения питания не требовался хлорофилл. Не зеленые растения называются грибками и включают в себя бактерии, дрожжи, плесени, грибы. Большинство нынешних растений на Земле происходят от водорослей. Некоторые из них вышли из моря, и у них развились корешки, которыми они смогли закрепляться в грунте. У них также появились маленькие листочки с внешним покрытием для защиты от высыхания. Из этих растений происходят мхи и папоротники.

Почти все древние растения размножались с помощью деления клеток (как бактерии или дрожжи) или спорами. Споры – это небольшие пылеобразные клетки, что-то вроде семян, но, в отличие от семян, они не содержат в себе запасов питания. Шло время, и на некоторых из растений появились цветы, из которых вышли уже настоящие семена. Теперь мы довольно неплохо разобрались в развитии растений. Появились два различных типа растений с семенами: с защищенными и незащищенными семенами. Каждый из этих типов впоследствии развился по очень разным направлениям.

Таким образом, мы проследили путь растений от изначальных частиц протоплазмы до сегодняшних растений. По крайней мере, такова теория современных ботаников.

Как растения добывают свою пищу?

Мы не должны забывать, что растения – живые существа. Они едят, пьют, дышат, а без достаточного количества хорошей пищи они умирают. За исключением двух классов растений, все растения сами вырабатывают свою пищу. Давайте рассмотрим, как они это делают. Чудесное вещество хлорофилл, находящееся в клетках листьев, а иногда и в стволе и в цветах, помогает живым тканям растения поглощать энергию солнечного света. Эта энергия превращает неживые (неорганические) элементы в животворные (органические) вещества. Называется этот воистину удивительный процесс фотосинтезом. Но для образования живой материи требуется углерод. Растение получает углерод из воздуха. (Он существует в воздухе в соединении с кислородом в форме двуокиси углерода).

Как только растение получает углерод, оно должно соединить его с другими веществами, чтобы надстраивать различные части растения. Наиболее важное из них – вода, из которой растение получает водород. В воде должны быть также и определенные минеральные вещества, необходимые растению. В основном это соединения азота, серы, фосфора, поташа, кальция, магния, натрия и железа. Растение получает эту воду и минеральные вещества через корни. Одна из причин того, что у корня такие длинные кончики, состоит в том, что растение может достигать ими все новых участков почвы в поисках воды и минеральных веществ.

Тысячи маленьких волосков на молодых корневых побегах проходят через частицы почвы и извлекают из них необходимые вещества. Часть воды, полученной с помощью корней, используется для выработки сахара. Остальная вода испаряется с листьев, и растение вянет, когда вода испаряется через листья быстрее, чем поступает через корни. Кстати, знаете ли вы, что не существует двух полностью одинаковых листьев, даже если они имеют одинаковую форму и цвет?

Что такое углеродный цикл?

Возможно, углерод – наиболее интересное вещество из всех известных человеку химических элементов. Знаете ли вы, что в кристаллической форме, например, он встречается нам как один из наиболее драгоценных камней – алмаз? В виде графита углерод используется для изготовления карандашей. А уголь, источник значительной части тепла и энергии в наш век техники, тоже в основном состоит из углерода. Но еще более важно то, что углерод необходим для поддержания жизни. Тела всех живых существ состоят из соединений, в которые входит углерод.

Ученые с основанием полагают, что везде, где в любых количествах найден углерод, там, вероятно, существовала жизнь. Углеродный цикл – это процесс, в ходе которого углерод непрерывно удаляется, используется и замещается живыми существами. Вот как это происходит. В воздухе есть двуокись углерода. Растения выделяют из этого газа углерод и используют его для строительства своих корней, стволов и листьев. Животные получают углерод в пищу от растений в виде овощей, фруктов или почек. В то же время двуокись углерода возвращается в воздух, в частности за счет дыхания животных и сгорания или гниения растений. Углеродный цикл замыкается. При сочетании элементов мы получаем соединения. Число известных нам углеродных соединений невероятно – их больше 200 000! Все остальные элементы, вместе взятые, не образуют столько соединений, сколько один углерод.

Причина этого состоит в том, что атом углерода может самыми разнообразными способами соединяться с атомами других элементов и образовывать кольца и цепи в сочетании с другими атомами углерода. Вы соприкасаетесь с углеродными соединениями или пользуетесь ими в своей повседневной жизни постоянно. Вы вдыхаете небольшое количество двуокиси углерода и выдыхаете большее количество. А большинство горючих веществ, пищевых продуктов, медикаментов, пластмасс, парфюмерии (и многие десятки и сотни других изделий) представляют из себя углеродные соединения!

Что такое азотный цикл?

Всему живому на земле требуется азот в форме, пригодной для употребления. Для растений и животных это так же важно, как и для человека. Азот – составная часть протеина, который представляет собой строительный материал для человеческого тела. Без этого вещества никто не смог бы вырасти или восстановить поврежденные ткани.

В то время как кислород составляет 21 % воздуха, которым мы дышим, азота в нем содержится 78 %. Над одним квадратным километром земной поверхности находится примерно 7 200 000 тонн азота. Это бесцветный газ без вкуса и запаха, который слабо растворяется в воде. Может показаться, что раз азот находится повсюду в окружающем воздухе, то живому существу очень легко его получать. Но человек не может потреблять чистый азот. При вдыхании он поглощает кислород. Поэтому азот полезен лишь тогда, когда в сочетании с другими веществами он образует соединения.

В природе существует лишь несколько растений, способных поглощать из воздуха чистый азот. К ним относятся бобовые: фасоль, горох и клевер. Но все растения способны использовать простые азотные соединения из почвы, в которой они растут. Поэтому в природе существует азотный цикл, позволяющий поддерживать жизнь растениям и животным. Растения получают из почвы простые азотные соединения и соединяют их с углеродом, чтобы получить протеин. Животные получают азот, поедая растения.

Азот возвращается в землю в гиде отбросов. Определенные бактерии превращают эти отходы опять в простые азотные соединения, и растения могут использовать их опять. Так завершается цикл. Запасы азота пополняются также бактериями, которые забирают азот из воздуха и накапливают его в почве.

Что такое бактерии?

Человек очень своеобразно относится к бактериям. Все мы знаем, что многие бактерии вредны. Такие болезни, как тиф, холера, дифтерия, воспаление легких и все инфекции в открытых ранах возбуждаются определенными видами бактерий. Поэтому люди ведут борьбу с этими бактериями. И все же, не будь других бактерий, жизнь на Земле была бы невозможна! Человек размножает некоторые виды бактерий, потому что нуждается в них и использует. Обычно считается, что бактерии стоят на самой низшей ступени в царстве растений. Каждая бактерия представляет из себя отдельную частицу живой материи без ядра. В среднем их размер составляет около 0,001 мм в диаметре. Некоторые из них настолько малы, что их даже невозможно разглядеть в обычный микроскоп.

Бактерии обычно встречаются в трех формах: круглые кокки, бациллы в виде палочек и спиралеобразные спириллы. Размножаются они простым делением на две части. При благоприятных условиях они воспроизводятся очень быстро. К счастью, у природы существует несколько способов контролировать это размножение. В противном случае бактерии заняли бы собой всю поверхность земного шара. Бактерии, вызывающие гниение мертвых растений и животных, очень полезны для человека. Не только потому, что они разлагают мертвые ткани на простые соединения, из которых те состоят, но еще и потому, что без бактерий гниения земля покрылась бы бесполезным мертвым веществом и не осталось бы места для живого.

Некоторые другие бактерии полезны тем, что они вызывают ферментацию. Наиболее известны такие виды ферментации, как скисание молока и брожение сладких фруктовых соков. Многие промышленные процессы обязаны своим существованием ферментирующему действию бактерий. Созревание сливок, из которых получается отличное масло, тоже основано на ферментации. Многие сыры получили свой изысканный вкус благодаря продуктам бактериальных процессов. И как мы знаем, растения не могут жить без бактерий, которые соединяют азот с другими элементами, чтобы получать нитраты, используемые растениями.

Что такое дрожжи?

Если слабый раствор сахара на несколько дней оставить на воздухе, то на его поверхности появится легкая пена и от него начнет исходить запах алкоголя. Такая реакция происходит из-за того, что в жидкость из воздуха попадают крошечные растительные клетки, которые называются дрожжами. Они попадают в условия, благоприятные для их роста. Человеку уже давно известно, что этот процесс существует, и в течение тысяч лет люди использовали его для изготовления всевозможных алкогольных напитков.

Сахарные растворы, сделанные из патоки, картофеля, ржи, пшеницы, солода и хмеля, яблок и винограда, подвергались воздействию воздуха для получения спирта, виски, пива, эля, сидра и других напитков. Возможно, кто-то случайно заметил, что если и тесто для выпечки хлеба постоит некоторое время, то в нем часто происходит специфический процесс. Плоская поверхность теста таинственным образом начинала вздуваться и подниматься. От него исходил странный, но приятный запах. Когда это тесто выпекалось, вместо плоской тяжелой лепешки из него получался легкий, пористый, мягкий хлеб!

В 1857 году Луи Пастер объявил, что нашел объяснение этим изменениям, которые, по его словам, происходили по вине крошечных одноклеточных растений, названных дрожжами. Дрожжи принадлежат к семейству грибков и представляют из себя маленькие, круглые, бесцветные частицы. Они крупнее обычных бактерий, но все же настолько малы, что их потребуется уложить в ряд от 1200 до 1600, чтобы получить цепочку длиной в 1 сантиметр. Дрожжевые клетки размножаются почкованием. Это означает, что от них отходят отростки, которые отрезаются от родительской клетки клеточной оболочкой. В конце концов отростки достигают полного размера. По мере роста они вырабатываю вещества, которые называются цимаза и инвертаза. Эти вещества называются бродильными, и они обладают способностью ферментировать крахмал в сахар, а сахар – в алкоголь и двуокись углерода. По ходу ферментации образуется и поднимается двуокись углерода. Затем она улетучивается, оставляя алкоголь.

Пиво, эль, вино и сидр представляют из себя ферментированные напитки, в которых дрожжи превратили часть сахара в двуокись углерода и алкоголь. В пекарном деле двуокись углерода собирается в тесте пузырьками, отчего тесто поднимается. Жар в печи потом удаляет двуокись, а хлеб становится пористым и легким.

Почему растения вырабатывают крахмал?

В вашей семье кто-нибудь придерживается диеты? Тогда вы, наверное, слышали, как человек говорит, отказываясь от какого-то блюда: «Это не для меня! Слишком много крахмала!» Конечно, если в доме есть растущие дети, то они обычно едят много крахмала, чтобы «лучше расти». Крахмал, как бы ни относились к нему разные люди, – одно из самых важных веществ в мире. Человечество получает из крахмала больше пищи, чем из любого другого вещества! Мы получаем наш крахмал из растений, где он находится в виде крошечных крупинок.

Как растения вырабатывают крахмал? С помощью солнечного света и хлорофилла растения соединяют воду, впитываемую ими из почвы, с двуокисью углерода, которую они получают из воздуха, в сахар. Сахар растения преобразуют в крахмал. Растения накапливают крахмал маленькими крупинками в стволах и стеблях, корнях, листьях, плодах и семенах. Картофель, маис, рис и пшеница содержат большие количества крахмала. Растения вырабатывают крахмал для того, чтобы он служил пищей для молодых побегов и отростков, пока они не в состоянии самостоятельно вырабатывать себе питание. Поэтому, когда вы видите растение, которое начинает разрастаться, знайте, что питание для этого роста обеспечивается за счет накопленных запасов крахмала.

Для людей и животных крахмал представляет энергоемкое питание. Как и сахар, он состоит из углерода, водорода и кислорода. Крахмал несладкий: обычно он безвкусен. Определенные химические вещества во рту, желудке и кишечнике преобразуют крахмалистую пищу в виноградный сахар, который легко усваивается.

Человек получает крахмал из растений, измельчая те их части, где он накапливается. Затем крахмал вымывается водой и оседает на дно больших емкостей, после чего вода выжимается из сырого крахмала, масса высушивается и перетирается в порошок, в виде которого обычно и изготавливается крахмал. Крахмал применяется в самых неожиданных местах. Он используется при стирке, в качестве клея, при производстве тканей и в качестве основы для многих туалетных препаратов.

Как столетник получил свое название?

Научное название этого растения «агава», а столетником оно называется по ошибке! Многие считают, что это растение цветет только по достижении столетнего возраста. Истина состоит в том, что его цветение зависит от индивидуальных особенностей каждого растения и условий, в которых оно растет. В очень теплых странах цветы на столетнике появляются раз в несколько лет.

В более холодном климате растение созревает только к 40–60 годам. Агава, или столетник, растет преимущественно в Мексике, но встречается и на юге и западе Соединенных Штатов, а также в Центральной и тропической Южной Америке. Это растение имеет большую «розетку» из толстых мясистых листьев, заостренных на конце. Стебель обычно настолько короткий, что кажется, будто листья растут прямо из корня. В пору цветения из центра розетки из листьев вырастает длинный стебель, или «мачта», обильно усыпанный небольшими цветками.

Очевидно, это цветение дается растению ценой больших усилий, и в течение тех лет, пока оно растет, оно накапливает запасы питательных веществ в своих мясистых листьях, чтобы цветение стало возможным. Необычный рост агавы позволяет использовать fee интересным образом. Побег растения развивается очень быстро, а когда это происходит, наблюдается приток сока растения в основание молодого побега. Мексиканцы срывают это побег перед тем, как он распустится. Потом они делают углубление в центре растения и собирают там большое количество сладкого сока.

Этот сок называется «агуамиэль», и его переносят в сосудах из свиной кожи в центральное хранилище, где оставляют для ферментации, после чего он становится густым и белесым. Содержащийся в соке сахар превращается в алкоголь, и в результате получается «пульке» – национальный напиток мексиканцев, который многими людьми считается полезным и питательным.

Как растут земляные орехи?

Если вы посмотрите на закрытый стручок земляного ореха, то увидите, что он очень похож на горох или фасоль. И действительно, земляной орех относится к тому же семейству. Земляные орехи растут кустиками, и его цветы напоминают цветы гороха. Когда увядают лепестки, часть стручка сильно увеличивается в длину, и его кончик погружается в почву. Там этот кончик увеличивается, и созревают семена. Поэтому, если вы хотите собирать орехи, вы должны выкапывать их из земли! Откуда появились земляные орехи? Возможно, их родина – Южная Америка. Это очень древнее растение.

В доисторических могилах в Перу найдены земляные орехи вместе с посудой, украшенной орнаментами из земляных орехов. Оттуда, вероятно, они попали в Африку, а потом – и в Соединенные Штаты. Сегодня земляные орехи выращиваются на юге США от Флориды до Калифорнии, достигая на север Вашингтона, столицы США. Они также культивируются в Латинской Америке, Азии и Африке. Обычными разновидностями земляных орехов являются виргинские орехи с большими стручками и красной шкуркой, а также более мелкие – испанские и северо-каролинские. Для нормального роста земляным орехам нужен длительный безморозный период. Земляной орех способен выдержать долгие засушливые периоды, и это прибыльная культура, которая дает от 100 до 150 гектолитров на гектар.

Земляные орехи используются для изготовления орехового масла, употребляются в подсоленном или поджаренном виде, в кондитерских изделиях. Но они применяются и во многих других случаях. Ореховое масло добавляется в овощные салаты, супы, маргарины. Земляными орехами выкармливают домашних животных. Они используются в красках, чернилах и заменителях резины. Орехи высаживаются поздно осенью и выкапываются машинами до наступления заморозков. После высушивания стручков они вылущиваются тоже машинами. Иногда на поля запускают свиней, чтобы выкапывать орехи.