Текст книги "Из чего всё сделано? Рассказы о веществе"

Автор книги: Любовь Стрельникова

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 11 страниц)

Глава 5. Зачем же так глубоко копать? Просто протяни руку!

Самое необыкновенное вещество на Земле

Мы основательно покопались в Земле, пора выбираться на поверхность.

Тем более что и здесь так много разных удивительных и полезных веществ, созданных природой, – просто протяни руку.

Как вы думаете, какое самое главное и самое необходимое человеку вещество мы можем найти на поверхности земли? Конечно, воду. Она повсюду – в лужах и ручьях, реках, морях и океанах, горах и ледяных айсбергах, в туманах и облаках. Вода – фантастический художник, потому что делает наш мир красивым. На воду в водопадах, реках и морях можно смотреть часами, она как живая. А какие потрясающие картины восхода и заката солнца, какие изумительные радуги дарят нам капельки воды, которые висят в воздухе и играют с солнечным светом, словно бриллианты! В какие неповторимые резные снежинки и причудливые морозные узоры на окнах превращается она, замерзая! Без воды мир потерял бы не только краски, но и саму жизнь. Потому что без воды жизнь невозможна. Она и зародилась-то в воде более миллиарда лет назад. Мы сами состоим из воды более чем на 60%.

Водяной пар, который всегда присутствует в воздухе, столкнувшись с холодным стеклом, оседает на нём тончайшим слоем воды. Но стоит ударить морозу, как эта вода превращается в изысканные ледяные узоры

В сильный мороз капли воды в облаках кристаллизуются, образуя снежинки. Интересно, что чаще всего получаются снежинки с шести лучами. Но их узор не повторяется. Идеально симметричная снежинка, которую вы видите на фотографии, образуется из чистой воды

Академик Игорь Васильевич Петрянов-Соколов называл воду самым необыкновенным веществом на земле и рассказал о ней в своей книжке с таким же названием, которую я советую вам прочитать. Что же необычного в этой бесцветной жидкости, налитой в стакан? В этой жидкости необычно всё. Она до сих пор ставит исследователей в тупик, потому что многие её свойства – исключения из правил. Вода, как и все вещества, состоит из молекул, а в молекуле воды содержатся два атома водорода и один атом кислорода поэтому химики, используя символы элементов, записывают её формулу так – Н2О (читается аш-два-о). Или рисуют разными способами. Например, так: два маленьких шарика (атомы водорода) прилеплены к большому (атом кислорода) как два лохматых уха к голове собаки. Всё как будто просто и понятно. Но это только на первый взгляд.

Таблица Менделеева, в которой расположены все элементы, существующие в природе, и о которой мы говорили в самом начале книги, даёт возможность химикам довольно точно предсказывать свойства веществ. И это прекрасно удаётся для всех других веществ, кроме воды. Согласно этим научным предсказаниям, вода должна закипать при минус восьмидесяти градусах, то есть она должна быть газом. Между тем вода закипает при ста градусах и существует в виде жидкости, пока её не испарят нагреванием. А при какой температуре замерзает вода? «При нуле градусов, это знают все», – скажете вы. Верно, но, по расчётам, она должна замерзать при минус сто градусов. Как видите, два главных и обычных свойства вещества оказались совсем необычными. Почему?

Всё дело в строении воды как вещества. Оказывается, молекула воды может удерживать возле себя еще четверых подружек, таких же, как она. Те, в свою очередь, тоже могут притянуть к себе своих соседок. Так из молекул воды складываются гибкие ажурные хороводы с самым разным количеством участников. Конечно, связи между молекулами воды в таких ансамблях не такие прочные, как между атомами углерода в алмазе. Но они всё же достаточно крепкие, чтобы удерживать их вместе при температурах, когда они должны были бы разлететься в разные стороны, превратившись в газ.

А вот ещё одно необычное свойство. Вещества при замерзании обычно уменьшаются в объёме, но только не вода. Она расширяется! Объём, который занимает лёд, больше, чем объём воды, из которого он получился. Вы можете сами убедиться в этом, если сделаете небольшой эксперимент.

Возьмите стеклянную бутылку (именно стеклянную!), заполните её водой по самое горлышко и крепко закройте пробкой или крышкой. А затем положите бутылку в пластиковый пакет, засуньте в морозильную камеру холодильника и через два-три дня посмотрите, что получилось. Результат вас удивит – толстое стекло бутылки треснуло, не выдержав напора расширившейся замерзшей воды.

Кстати, это явление отчасти повинно в том, что у нас плохие дороги. Если вода, попавшая в трещинки в асфальте, замёрзнет, то лёд расширится и начнёт эти трещины раздвигать. Вот так постепенно асфальт крошится и покрывается ямами и колдобинами. По этой же причине замороженные ягоды и овощи, если их оттаять, выглядят совсем не так, как только что с грядки, – какие-то вялые и мягкие. А виновата всё та же вода. Замерзая в клетках, она расширяется и разрывает их стенки.

Итак, из-за того что вода при замерзании расширяется, лёд становится легче воды и плавает по ней – ещё одна аномалия, с точки зрения физика и химика. Но аномалия очень полезная, иначе на реках и озёрах лёд не держался бы на поверхности, водоём промерзал бы насквозь, и вся рыба в нём погибала бы. Да и все айсберги ушли бы под воду. Это бы и ладно – «Титаник» до сих пор бы плавал.

Или вот такой факт. Все мы знаем, какой упругой становится вода, бьющая из шланга, если зажать выходное отверстие шланга пальцем, оставив маленькую щёлку. Можно увеличить давление и другим способом – поставить мощный насос. И вот если струя воды будет вытекать из шланга со скоростью 100 м/сек, то она станет упругой как сталь. Её нельзя разрубить даже саблей – клинок отскакивает от струи воды.

Есть множество и других аномалий в поведении воды. Но об этом вы прочитаете в специальных книгах, когда подрастёте и займётесь химией.

Есть ли у воды форма?

Вопрос не так глуп, как может показаться на первый взгляд. Хотя многие книги будут убеждать нас, что у воды нет никакой формы, она принимает форму сосуда, куда налита, это свойство всех жидкостей. И тем не менее у воды есть форма – шар. Это прекрасно знают космонавты, которые не раз разливали воду на борту космических станций. В невесомости вода немедленно собирается в шарики, большие и маленькие, которые парят вокруг космонавтов.

Почему же вода собирается в шарики? А всё дело в тех взаимодействиях между молекулами, о которых мы говорили. Силы связи между молекулами воды велики. Та молекула, которая оказалась на поверхности, не может так просто оторваться от своих подружек – они тащат её, «вцепившись в юбку», назад. Поэтому каждая молекула втягивается с поверхности внутрь жидкости, и эта внутренняя сила, в свою очередь, стягивает поверхность. Химики называют её силой поверхностного натяжения. У воды она особенно велика. Вот почему в невесомости, где нет силы тяжести, вода собирается в капельки-шарики.

Эта же сила заставляет воду подниматься вверх по трещинкам и тонким каналам в почве, по корням, стволам и листьям растений, да и просто по тонким трубкам – капиллярам. Положите краешек полотенца в тазик с водой. Через некоторое время вы обнаружите, что всё полотенце мокрое. Растения и вовсе фантастические насосы. Каждый день они прокачивают через себя очень много воды. Например, взрослая берёза извлекает корнями из почвы и испаряет с поверхности листьев до семидесяти ведер воды за сутки.

Интересно, а сколько молекул воды содержится в одной капле? Чтобы пересчитать число молекул в одном кубическом сантиметре воды, всем жителям Земли придется трудиться около пяти тысяч лёт, если каждый будет отсчитывать по одной молекуле в секунду.

Вода, зацепившись за невидимую паутину, повисает на ней не кубиками и не пирамидками, а шариками. Это самая выгодная форма для воды, поскольку у сферы самая маленькая площадь поверхности среди всех мыслимых и немыслимых объемных тел. Стремление к минимализму – один из законов природы

Почему вода в море солёная?

Чтобы ответить на этот вопрос, надо вспомнить ещё об одном удивительном свойстве воды – её способности растворять в себе другие вещества. Положил в чай ложку сахара, помешал, вот и не видно сахара – растворился. Молекулы воды растащили молекулы сахара в разные стороны и сделали их невидимыми. Бросил щепотку соли в суп, помешал – и нет соли, растворилась. Правда, в этом случае в воде не плавают отдельные молекулы соли, вода и их растаскивает на части.

Такое случается со многими веществами. Стоит им попасть в воду, как под её воздействием силы, удерживающие молекулы или атомы в веществе, ослабевают почти в сотню раз. И если внутренних силёнок у вещества мало и оно не может противостоять воде, то молекулы начинают отрываться от его поверхности. Вещество растворяется.

Конечно, разные вещества ведут себя по-разному. Что-то растворяется очень быстро, как соль, а что-то очень медленно, как гранит или, скажем, стекло. Но всё равно растворяются! Вместе со стаканом горячего чая вы можете выпить около одной десятитысячной грамма стекла. (Не бойтесь, растворенные молекулы стекла не царапаются и не колются!)

Вода – универсальный растворитель. Этим и объясняется солёный вкус морской воды. Ведь моря питаются реками. А реки берут своё начало из подземных источников воды или из ледников в горах. Проходя сквозь толщу земли, стекая по склонам гор, вода неизбежно захватывает мельчайшие, а то и крупные частицы самых разных пород, содержащих соли. Она несется с большой скоростью к морям, чтобы отдать им всё это минеральное богатство. И здесь, в море, в тиши и покое, вода постепенно растворяет те соли, которые ей по зубам. В результате литр морской воды содержит около тридцати пяти граммов самых разных солей, главная из которых – наша хорошая знакомая, поваренная соль. И если вдруг моря и океаны испарились бы, то их дно покрылось бы слоем солей толщиной шестьдесят метров.

«Почему же тогда вода в реках несолёная?» – спросите вы. А дело в том, что вода в реках не стоит на месте, она всё время бежит и всё время обновляется. Через шестнадцать дней пресная вода во всех реках мира обновляется полностью! А вода в морях настаивается, соприкасаясь с земными породами сотни миллионов и миллиарды лет, от самого образования этих самых морей.

Но и в пресной воде содержится много разных солей, в среднем около полутора грамма в литре. Хотите убедиться в этом? Вылейте воду из чайника и загляните внутрь. Вы увидите, что дно и стенки чайника покрыты белёсой корочкой – это соли, которые высадились из воды при её кипячении. Среди солей, растворённых в воде, бегущей из крана на кухне, нет поваренной соли, которая придает солёный вкус воде. Но зато есть соль, которая образуется при растворении в воде другого нашего хорошего знакомого – известняка. Когда этой соли много, вода становится «жёсткой», вы наверняка слышали это выражение от бабушки. Нет, «жёсткая» вода, конечно, течёт точно так же, как и «мягкая», но она оставляет после себя много налёта в чайнике, в ней плохо мылится мыло, и волосы после мытья в ней не становятся пышными и шелковистыми.

А есть ли совсем чистая вода, в которой нет ничего, кроме её собственных молекул? Боюсь, что такой чистой воды пока что ещё никто не видел. Она же всё непрерывно растворяет – материал сосуда, в котором находится, вещества, содержащиеся в воздухе. Есть, конечно, технологии, позволяющие максимально очистить воду. Но и в ней обязательно будут примеси, пусть в ничтожных количествах. Кстати, свойства такой очищенной воды отличаются от обычной. Её можно нагреть, скажем, до 150 градусов, а она не закипит. Её можно выставить на двадцатиградусный мороз, а она не замёрзнет. Ну что с неё взять? Одно слово – вода, всё-то у неё не как у «нормальных» веществ.

Зачем нам вода?

Конечно же для того, чтобы пить и чтобы готовить чай, кофе, суп, компот, варенье. Ведь мы без воды никак не можем. Надеюсь, вы запомнили, что мы сами состоим из воды более чем на 60%. И в этой воде в нашем теле непрерывно протекают самые разные химические реакции. Мы их, конечно, не чувствуем, но только благодаря им мы дышим, спим, едим, растём, читаем, думаем, катаемся на роликах, делаем уроки или зарядку, спорим с папой или болтаем по телефону. Без еды человек может продержаться долго. А вот без воды – три-четыре дня, не больше.

Капли воды, вытекающие из плохо закрытого крана, выглядят, конечно, красиво. Но когда эти капли собираются в реки канализации, становится грустно. Берегите воду!

Но это не единственное, зачем людям нужна вода. Сельское хозяйство без воды невозможно – надо поливать поля, чтобы собрать урожай. Ведь растения – они тоже живые. Без воды они сохнут и быстро погибают. Чтобы вырастить, скажем, килограмм риса, необходимо потратить от двух до пяти тысяч литров пресной воды, килограмм пшеницы – тысячу литров, килограмм картошки – пятьсот литров. Нужна вода, чтобы поить коров, выращивать для них корм.

Однако не только сельское хозяйство пьёт воду. Она нужна всем предприятиям, которые производят для нас то, что нам нужно. На изготовление килограмма сыра уходит пять тысяч литров воды, килограмма сахара – три тысячи литров, килограмма кофе – двадцать тысяч литров. Чтобы получить одну тонну чугуна, надо израсходовать на многочисленные технологические операции более пятидесяти тысяч литров, или пятидесяти тонн, воды. Вода нужна, чтобы месить бетон и штукатурку, делать фарфор и керамику, наводить порядок в квартире и принимать душ... Это перечисление можно продолжать. Но не будем – и без того понятно, что воды человечеству нужно много. Лучше воздадим славу природе, что это незаменимое вещество есть на нашей Земле.

А знаете, сколько драгоценной питьевой воды утекает каждое утро в канализацию, пока вы чистите зубы? Ведь кран при этом наверняка открыт, и вода хлещет полной струёй. Это нетрудно установить. В ближайшее же утро, отправляясь в ванную, поставьте под кран таз и начинайте чистить зубы. Засчитывать надо ту воду, которая льётся просто так, пока вы трёте щеткой эмаль своих зубов. Воду, которой вы споласкиваете рот, надо пускать в обход тазика. А теперь посчитайте, сколько же набралось в тазике воды. Попросите у мамы литровую банку и вычерпывайте воду из таза банка за банкой. Сколько получилось? Пять? Десять? Двадцать банок? А теперь умножьте это количество литров на 70 миллионов (будем считать, что половина населения России уж точно чистит зубы по утрам каждый день). И получится у нас преогромное число. Вот сколько воды мы выливаем впустую каждый день только тогда, когда чистим зубы. Я вас прошу, выключайте воду – давайте побережём это чудесное вещество, которое специально очищают и готовят, прежде чем запустить в наши краны.

Подумаешь, скажете вы, воды ведь много, она же в круговороте и никогда не кончается! Это не совсем так, и сейчас мы об этом поговорим.

Площадь уникального озера Байкал, заполненного чистейшей пресной водой, сравнима с площадью Бельгии, а его длина почти такая же, как расстояние от Москвы до Санкт-Петербурга. Но главное его достоинство состоит в том, в нём заключена пятая часть всей пресной воды, которая запасена во всех пресных озерах мира

Где взять воду?

Вроде бы воды кругом сколько хочешь. Бери – не хочу. Всё так, да не совсем. Воды на Земле действительно много – 1388 миллионов кубических километров. И это величина постоянная. Вода никуда не девается, потому что находится в вечном круговороте. Об этом вам наверняка рассказывали в школе. Вода, нагретая солнцем, испаряется, поднимается в атмосферу, превращается в облака и тучи, проливается дождём, питая землю, реки и океан. А потом опять испаряется... И так по вечному кругу.

Так в чём же проблема, спросите вы? Проблема в том, что нам нужна пресная вода и только пресная. Большая же её часть (96,4%) на Земле – солёная, запасённая в морях и океанах. Так что на долю пресной остается совсем немного – 3,6%. Но и из этой малости мы можем взять совсем чуть-чуть. Потому что большая часть пресной воды нам недоступна – она лежит в подземных ледниках в зонах вечной мерзлоты, в ледниках в горах, в Антарктиде и на Северном полюсе, в глубоких подземных горизонтах и в виде водяного пара в атмосфере. Ну и как, спрашивается, эту воду засунуть в водопроводный кран?

 Очередное чудо природы – в солёном море-океане плавают гигантские глыбы льда из пресной воды. Они иногда достигают в длину десятков, а то и сотен километров. На фотографии вы видите лишь верхушку этого монстра. То, что находится под водой, в девять раз больше

Что же нам остаётся? Выбор невелик. Мы можем взять воду из рек, некоторых озер, водохранилищ и неглубоких подземных горизонтов. Вот и всё. А это не так уж и много. И хотя вода крутится в круговороте, всё время обновляется и никуда не исчезает, мы начинаем потихоньку чувствовать её дефицит. Воды столько же, но наши аппетиты растут год от года. И сегодня уже каждый третий житель на планете испытывает недостаток питьевой воды. Поэтому, хотим мы этого или нет, воду придётся экономить – каждый день и каждую минуту.

«Ну, раз такое дело, давайте из солёной воды делать пресную», – скажете вы. Давайте, только это не так просто, как может показаться на первый взгляд. Действительно, воду можно испарять из солевого раствора, а потом осаждать на холодной поверхности, то есть конденсировать. То, что при этом действительно получается пресная вода, вы можете убедиться сами. Возьмите небольшую кастрюльку, налейте туда литр воды из-под крана и растворите в ней несколько столовых ложек поваренной соли. Ох, и соленый же раствор получится, прямо как морская вода! Поставьте кастрюльку на плиту, доведите воду до кипения, а потом на минуту закройте кастрюльку холодной крышкой. Когда вы поднимете крышку, то увидите на ней капельки сконденсировавшейся воды. Аккуратно слейте их на блюдечко, дайте остыть и попробуйте. Никакого вкуса! Но понятно, что этот способ требует много энергии, поэтому вода получается очень дорогой.

Можно вымораживать воду из солевого раствора – первыми будут образовываться кристаллики из чистой, пресной воды. Кстати, таким образом можно получать чистую воду не только из солёной, но и из любой грязной воды. Этот эксперимент вам под силу. Попросите у мамы или бабушки пустую металлическую банку из-под консервов – зелёного горошка, например. Хорошенько отмойте её и заполните водой, например – из крана, если вам кажется, что она грязная, или из ближайшего пруда. Теперь поставьте банку в морозильник и ждите.

Вода начнет замерзать вдоль стенок, причём вымораживаться будет чистая вода, выдавливая из себя растворы всяких солей и грязи к центру банки. Когда вода замёрзнет полностью, вытащите эту большую ледышку и внимательно рассмотрите. Будет хорошо видно, что по краям лёд прозрачный, чистый, а в центре какой-то жёлтый, грязный. Теперь жёлтую серединку можно вымыть струёй горячей воды, а оставшийся чистый лёд растопить. Вот вам чистая вода. Многие умельцы не дожидаются, пока замёрзнет вся вода. Как только две трети содержимого превратилась в лёд, они вынимают банку из морозилки, грязную воду из серёдки сливают, а оставшийся чистый лёд растапливают.

В природе это происходит «само собой», так в Арктике и в Антарктиде образуются бесконечные поля пресного льда. Но если мы хотим повторить этот процесс в условиях тёплого климата, то такая заморозка потребует много энергии – опять дорого. Проще заарканить в океане большой айсберг, состоящий, как вы уже поняли, из пресного льда, и отбуксировать его в порт. Такой вариант обсуждается вполне серьёзно.

Но как ни крути, а все способы опреснения солёной воды встают в копеечку. Не сравнить с тем, что мы берём в реках и водохранилищах. Может, вам удастся придумать гениальный и дешёвый способ опреснения воды из морей и океанов? Тогда благодарное человечество поставит вам памятник.

В заключение своего длинного рассказа о воде я расскажу вам об одном фокусе, которым вы сможете поразить своих друзей и родителей. Для него вам потребуется очень чистая вода, которую вы уже научились получать вымораживанием или выпариванием. Налейте эту воду в какой-нибудь прозрачный сосуд, прикройте крышкой и осторожно поставьте в морозильник. По всем правилам, вода должна бы замёрзнуть.

Но очень чистая вода не любит подчиняться правилам, поэтому она не замёрзнет. (А если всё же замёрзнет, значит, вам не удалось получить чистую воду.) Через пару часов осторожно вытащите сосуд из холодильника, поставьте на стол и взмахом волшебной палочки заставьте её в мгновение ока превратиться в лед. Для этого заранее заготовьте палочку, кончик которой можно обмакнуть в солонку, чтобы налипло несколько кристалликов соли. Стоит только прикоснуться этим кончиком к поверхности переохлаждённой воды, как она должна мгновенно начать кристаллизоваться по всему объёму. Не расстраивайтесь, если с первого раза фокус не удастся. В любом деле надо, как говорится, набить руку.

Летучие невидимки

Есть ещё одно замечательное вещество, без которого жить нельзя, – кислород (он обозначается символом О в таблице Менделеева). Этот газ, молекула которого состоит из двух атомов кислорода (О2), – без цвета и без запаха. Кстати, то, что кислород невидим, безвкусен, лишён запаха и газообразен при обычных условиях, надолго задержало его открытие. Кислород нашли и распознали лишь в восемнадцатом веке благодаря стараниям выдающихся химиков Джозефа Пристли, Карла Вильгельма Шееле и Антуана Лорана Лавуазье.

Итак, кислород мы не видим и не чувствуем, хотя в воздухе, которым мы дышим, его много – почти 21% по объёму, пятая часть. (Остальное приходится на азот с небольшой примесью углекислого газа.) Но мы прекрасно чувствуем его отсутствие. Если в комнате душно, мы просим открыть окно, чтобы впустить свежий воздух, – дышать же нечем!

А зачем нам кислород? Вдыхая порцию свежего воздуха, мы посылаем кислород в лёгкие. В них он впитывается в кровь, где его уже поджидает специальное транспортное средство под названием «гемоглобин», и на этом скоростном такси кислород доставляется во все органы, ткани и клетки, из которых сложен наш организм. Каждая крошечная живая клетка, а их в нашем теле сто тысяч миллиардов (!) – это маленький химический реактор, где вещества непрерывно взаимодействуют друг с другом, превращаясь в то, что нужно нашему организму. Каждую секунду, без остановки на сон и обед, в нашем теле незаметно протекают миллиарды реакций, благодаря которым мы и живём. О том, что все эти реакции происходят в воде, мы уже говорили. Так вот, кислород – главное действующее лицо в этих превращениях.

Это памятник веществу, которое вам хорошо знакомо, – ржавчине. Она всегда образуется там, где железо встречается с кислородом и водой, в результате чего железо окисляется

С его участием протекают разнообразные реакции окисления, в которых «сгорают» вещества, поступающие с пищей в наш организм. А в результате выделяется много энергии – той самой, которую мы используем, чтобы двигаться и поддерживать постоянной температуру нашего тела, 36,6 градусов. Правда, в таких реакциях всегда выделяется диоксид углерода (СО2). Но, к счастью, мы умеем легко избавляться от него, выдыхая его в атмосферу.

Кислород – чрезвычайно активное вещество. Он так и ищет, с кем бы ему соединиться и что бы ему разрушить. Поэтому кислород вездесущ. Этот элемент присутствует в подавляющем большинстве веществ, из которых сделан мир и мы сами. Из тех веществ, с которыми вы уже познакомились в этой книге, – он есть в воде, в песке, глине и почти во всех минералах. В большинстве веществ, из которых сделано всё живое (химики называют их органическими веществами), во всём, что мы едим и носим, обязательно есть кислород.

Кислород никогда не успокаивается. Что бы ни подвернулось ему под руку, он первым делом пытается окислить «собеседника». Чаще всего ему это удается. Попалась железная крыша, и он начинает работать, превращая железо в ржавчину – соединения железа с кислородом. Правда, в случае с железом это долгий процесс. Но бывают быстрые, почти мгновенные реакции окисления. Возьмите яблоко, например антоновку, разрежьте, и через минуту-другую вы увидите, как срез начинает темнеть. Это вещества по имени «полифенолы», содержащиеся в яблоке, начинают окисляться.

Противиться активному кислороду не может и древесина, стоит только её поджечь. Горение — это ещё одна очень бурная реакция окисления, во время которой выделяется много тепла. Вот почему мы можем согреться у костра и сварить на нём еду

А горение? Это тоже реакция окисления с участием кислорода. Быстрая, красивая, но и опасная. При реакциях окисления выделяется тепло, благодаря которому можно погреться у костра или камина. Преющее сено, в котором происходит медленное окисление, становится теплым. Да и перегной, который на дачах кладут в парники, тоже разогревается от окисления и согревает растения. Но ведь и до пожара недалеко.

Поэтому очень полезный и необходимый для жизни кислород бывает и опасен, и вреден. Вот почему химики придумали разные вещества, которые защищают от этого агрессора. Их вводят в состав материалов, чтобы они не горели и не окислялись, чтобы дольше служили. Наш организм тоже придумал свою внутреннюю защиту от неуёмного кислорода. Бывают случаи, когда его надо сдерживать. Вот на эти случаи и есть вещества, называемые антиоксидантами, которые тормозят реакции окисления в наших клетках. Очень много таких веществ содержится, например, в зелёном чае. Поэтому люди, заботящиеся о своем здоровье, пьют именно его. Как ваши бабушка и мама. Я угадала?

Вообще, долгое пребывание в чистом кислороде приводит к смерти: об этом писали еще Пристли, Шееле и Лавуазье. Мыши в кислороде гибнут через три-пять дней, а болезненные изменения в их организме начинаются уже в первые часы. Так что относительно небольшое содержание кислорода в воздухе, точно рассчитанное природой, – это оптимум, отклоняться от которого не стоит.

Откуда берётся кислород?

В самом деле, откуда берётся кислород? Он же непрерывно расходуется на дыхание и окисление всего? А его количество в воздухе как будто и не уменьшается. Так и есть, и всё благодаря очередному химическому чуду, сотворённому природой.

Всё дело в растениях и водорослях. Они не едят борщ, котлеты с картошкой и компот. У них своя еда – вода, воздух и... свет. Они берут воду из почвы, из лужи или океана. Они всасывают через свои зелёные листочки и клетки диоксид углерода, которого много в атмосфере, потому что это главный продукт любой реакции окисления. Они улавливают солнечные лучи. А дальше начинается великое таинство под названием «фотосинтез». Из этих незамысловатых компонентов, то есть всего лишь из трёх элементов – водорода, кислорода и углерода, содержащихся в воде и диоксиде углерода, – растения в своих клеточках синтезируют величайшее множество самых разных органических соединений. Ведь из атомов водорода, кислорода и углерода, взятых в любом количестве, можно составить бесконечное количество комбинаций. Так получаются вещества, из которых состоят сами растения. Они позволяют им расти, цвести и размножаться.

 Одни из главных поставщиков кислорода на Земле – цианобактерии, или сине-зелёные водоросли. Они живут в морях и океанах, поэтому морская вода такого красивого сине-зелёного цвета. Крошечные цианобактерии непрерывно поглощают воду и углекислый газ, а в атмосферу возвращают кислород. Этот процесс учёные называют фотосинтезом

 Но кислород можно получить и в лаборатории без помощи живых существ. Если в стакан налить перекись водорода (из аптечки) и добавить капельку сока хрена или крови, то мгновенно начнётся бурная реакция, которая запечатлена на фотографии. Перекись водорода под действием компонентов сока хрена (ферментов) начнёт быстро разлагаться на воду и кислород. Он-то и поднимает такую пену

А что же кислород? В результате этих реакций растения выделяют в атмосферу кислород, чистейший и самый настоящий. «А разве самим растениям кислород не нужен?» – спросите вы. Нужен, обязательно нужен. Мы же знаем, что большинство реакций в живых организмах (а растения конечно же живые!) протекают с участием кислорода. Поэтому часть кислорода, который растения производят, они расходуют на свои нужды, на своё собственное «дыхание», а остальное отдают в атмосферу, чтобы все другие живые существа тоже могли дышать. Арифметика тут такая: на собственные нужды растения тратят лишь одну седьмую часть произведённого ими кислорода. Причём подавляющую часть этого вещества (80%) в атмосферу поставляют одноклеточные водоросли, живущие в океане, и лишь пятую часть (20%) – растения, живущие на земле. Вот почему океан и леса называют лёгкими нашей планеты.

Откуда мы всё это знаем? Ещё до того, как химики придумали разные приборы, позволяющие находить кислород где угодно и измерять его количество, они уже установили, что растения умеют производить этот волшебный газ. Один из первооткрывателей кислорода Джозеф Пристли поместил зелёную ветку мяты под стеклянный колпак с воздухом, в котором горела и потухла свеча. И оказалось, что живая зелёная ветка возвращает воздуху под колпаком способность поддерживать горение свечи.

«А ночью, когда нет света, фотосинтез останавливается?» Это замечательный вопрос, спасибо. Да, останавливается. Поэтому ночью растения дышат тем кислородом, который есть в атмосфере. А водоросли дышат ночью тем кислородом, который растворён в воде – в среде их обитания. Кислород не то чтобы очень хорошо растворяется в воде, всего лишь сотая часть того, что находится в атмосфере, может поглотиться водой. Но этого вполне достаточно, чтобы поддерживать жизнь в водоёмах.

Между прочим, наименее требователен к кислороду карась, он спокойно живёт в заросших прудах, где почти весь растворённый в воде кислород расходуется на окисление органических веществ. Карп куда более привередлив, ему нужно, чтобы в литре воды содержалось не меньше четырёх миллиграммов кислорода. Но больше всего кислорода требуется рыбам, обитающим в быстрых реках, особенно горных, например форели. Им же приходится частенько плыть против течения, то есть тратить много энергии. А эту энергию в своих телах они получают благодаря реакциям окисления.

А нужен ли нам чистый кислород?

Да, чистый кислород нам нужен для многих и очень важных дел. Больному, который задыхается, надо немедленно дать кислородную подушку. А чем её заполнить? Чистым кислородом. Он нужен и на самолётах на случай разгерметизации, и на подводных лодках для восполнения убыли кислорода, чтобы экипаж мог свободно дышать каждую минуту.