Химические реакции: изменчивый мир

Физический мир вокруг нас очень нестабилен, в этом убеждался каждый, кто хоть раз в жизни видел испорченное сливочное масло, гашение соды уксусом или ржавчину на гвозде. Это все - химические реакции. Примеры эти самые простые, бытовые, но бывают и более сложные, более зрелищные - такие, как химическая фотолюминисценция или бурная реакция цезия и воды. Что же такое химические реакции и сколько их на свете?

Суть происходящего

Эти процессы протекают обязательно с разрывом связей между атомами или с образованием новых связей. Часто справедливы оба словосочетания: одни связи разбиваются, другие – формируются. Почему определенные атомы «любят» реагировать с другими конкретными атомами? Ответ на этот вопрос дает квантовая химия. Если объяснять просто, то получается, что связи тем прочнее, чем в большем контакте находятся электронные оболочки разных атомов, то есть сила связи зависит от степени «наложения» одного атома на второй.

Типы процессов

Химические реакции классифицируются очень просто. Какие виды встречаются? Синтез, при котором из многих молекул получается меньшее количество молекул. Уравнение химической реакции при этом примитивно: железо + молекулярный кислород = оксид железа (да, та самая ржавчина). Может быть и распад химических веществ. Например, если очень постараться экспериментатору, то можно разложить воду на кислород и водород. Но без внешних воздействий не обойтись. Возможно и замещение одного атома другим. Например, когда вы видите, как кислота разъедает металл, это означает, что металл замещает в кислоте атомы водорода. И, наконец, горение, когда контакт с кислородом разрушает химические связи и вещество превращается в пепел с выделением углекислого газа.

Молекулы-гиганты и их отношения

Количество превращений вещества в нашей Вселенной огромно. Химические реакции в органических веществах исчисляются астрономическими количествами. Это и неудивительно: ведь в этой сфере молекулы из миллионов атомов – обычное дело. Жизнь стала возможной именно благодаря тому, что в мире так много различных процессов и огромное количество сложнейших молекул.

Энзимы дарят жизнь

Химические реакции между органическими веществами стали возможны благодаря большой распространенности катализа – ускорения реакции веществом, которое само в реакции не расходуется. Оно позволяет обойти «энергетические запреты» и делает реакции очень быстрыми. Жизнь была бы невозможной без катализа – ведь необходимы огромные скорости.

Спасение от голода

Если же брать не уровень творения жизни, а более простые, открытые человеком реакции, то необходимо упомянуть процесс Хабера-Боша. В нем создаются из азота и воздуха нитраты. Нас этими веществами пугают, а зря. Без употребления нитратных удобрений современное человечество было бы невозможно прокормить. Так что не стоит, не разобравшись, критиковать современное земледелие. «Органическое сельское хозяйство» может прокормить только очень малое количество людей.

Горизонты открытий

Как видите, мир химии обширен, и его влияние на нашу жизнь невероятно велико. Органическая химия особенно остро нуждается в исследователях. Современные ученые уже вышли на молекулярный уровень работы, и перспективы захватывающие – например, наследственность, основанная не на ДНК и РНК, а на созданных человеком молекулах. Химия ждет вас!