Chimia și imensul laborator numit „Pământ” - partea a III a

Continuăm seria de articole universul-in-cuvinte.blogspot despre chimia din acest laborator imens numit „Terra” cu un nou episod.
În partea a doua am promis că vom continua discuția despre explozii. Ne ținem de cuvânt.

Încă de când omul a descoperit focul, am experimentat arderea la diferite grade de succes. Exploziile sunt, de obicei, rezultatul unui combustibil în reacţie cu oxigenul şi o sursă de căldură, cum ar fi o scânteie. Aceasta creează căldură, lumină, presiune şi zgomot. Desigur, niciunul dintre aceste rezultate nu e neapărat un compus chimic. Aici este locul în care adepţii chimiei se îndreaptă spre vechea lor prietenă: fizica.

Fiindcă o explozie este o eliberare de energie într-o izbucnire scurtă.

Într-o explozie, ai o moleculă. Dacă îi dai suficientă energie, aceasta ar prefera să existe într-o altă formă. Această altă formă implică ruperea unor legături de mare energie. Aceste legături se sfărâmă în bucăţi într-o manieră foarte violentă şi rapidă, eliberând mari cantităţi de energie şi mari cantităţi de gaz.

Tipul de explozie depinde de substanţele chimice pe care le foloseşti şi cum le activezi.

Focurile de artificii conţin elemente care le dau culori distinctive. Sodiul le face galbene, cuprul - verzi, iar potasiul - violete. Însă ingredientul exploziv este praful de puşcă.

Dacă doriţi o mare explozie, veţi avea nevoie de ceva mult mai puternic. Cum ar fi nitroglicerina, care este foarte volatilă.

Ideală pentru a face dinamită, dar trebuie să fiţi atenţi cum o manevraţi. De fapt, puteţi exploata puterea de detonare dacă aveţi un motor cu ardere internă. În interiorul motorului, arderea combustibilului produce gaze fierbinţi şi când sunt captate, presiunea împinge pistoanele şi porniţi!

Motoarele acţionează pe principiul admisie-comprimare-detonare-evacuare. Aerul şi carburantul sunt absorbite în interiorul motorului, sunt presate într-o cameră, apoi acest amestec este aprins de o scânteie. Aceasta este detunătura care împinge pistoanele în jos. Şi, în sfârşit, supapa de evacuare se deschide şi aceasta este evacuarea.

Am putea crede că avem controlul, dar lucrurile ţi-ar putea exploda în faţă dacă nu eşti atent.

Nu încercaţi să faceţi aşa ceva acasă.

Dar maşinile nu se bazează numai pe motoare.

Un alt component chimic-cheie, este bateria. Mare, puternică şi uneori predispusă să te lase baltă. Imaginaţi-vă o lume fără energie electrică portabilă. Cablurile ar provoca haos în trafic. Slavă Domnului că avem bateriile. Bateriile convertesc energia chimică în energie electrică. Şi toate funcţionează într-un mod destul de asemănător. În interior sunt două plăcuţe metalice, numite electrozi. Între ele se află un fel de punte chimică, numită electrolit, format dintr-o chestie, cum ar fi acidul sulfuric. Electrolitul permite electronilor colectaţi la unul din electrozi să călătorească spre celălalt, creând o mulţime de energie.

Transferul de electroni este principiul de bază al tuturor bateriilor.

De fapt, ai putea înfige doi electrozi în orice este organic şi creezi un curent. Chiar şi o lămâie, pentru că acidul citric din lămâie ar deveni electrolitul. Problema e că ai avea nevoie de o lămâie mai mare decât o maşină doar ca să porneşti maşina.

Acumulatorii cu plumb din maşinile noastre au fost primele baterii reîncărcabile şi nu s-au schimbat foarte mult din 1859. 

Dar sunt o enigmă chimică, pentru că, efectiv, n-ar trebui să funcţioneze deloc. Pentru că electrozii lor sunt făcuţi din plumb la un capăt şi din oxid de plumb la celălalt.

Oxizii, în mod normal, nu conduc electricitatea.

Deci, de unde provine electricitatea?

Ei bine, a durat până în 2011 ca să descifrăm asta. Când electronii călătoresc între electrozi, oxidul de plumb PIERDE oxigen, transformându-se într-un conductor. Orice baterie moare la un moment dat, pentru că există o limită a energiei chimice stocată în interior. Chiar dacă tehnologia bateriilor devine din ce în ce mai bună tot timpul, tot există probleme.

Sunt costisitoare ca să le produci, sunt greu de cărat şi e greu să scapi de ele.

O posibilitate pentru viitor este să foloseşti lucruri de genul celulelor cu hidrogen. (pila de combustie)

Deci, în viitorul foarte apropiat, acumulatorii cu plumb ar putea părea demodaţi, dar nu ne putem plânge. La urma-urmei, aceştia au rezistat mai bine de 150 de ani.

Eu, unul, aştept cu nerăbdare ziua în care nu va mai trebui să-mi rog vecinul să-mi "dea curent" într-o dimineaţă geroasă de iarnă.

E suficient să te facă să te-apuci de băut. Nu la volan, evident.

Asta mă aduce la o altă creaţie a chimiei mult mai cunoscută: o halbă sau o bere.

Oricare v-ar plăcea, o singură formulă chimică este responsabilă pentru toate acestea.

De ce C2H5OH (etanol) are un gust atât de bun? Ne-am înveselit cu alcool încă din Epoca de Piatră. Nu vei recunoaşte chestiile pe care le-au băut, deoarece conţineau tot felul de substanţe ciudate, inclusiv plante narcotice.

Dar felul în care se prepară alcoolul nu s-a schimbat niciodată, totul se datorează fermentaţiei.

Ce-i fermentația asta?

Asta se întâmplă când zahărul din fructe, cereale, cartofi sau chiar şi cactuşi sunt combinate cu apă şi drojdie pentru a forma un amestec. Drojdia este una dintre cei 15.000 de membri al ciudatului "Regat al Fungilor". Este un microorganism şi îl folosim pentru a favoriza reacţiile chimice în producerea unor lucruri, cum ar fi pâinea şi brânza. Drojdia produce o reacţie chimică, transformând moleculele de zahăr în etanol-alcool şi dioxid de carbon, bulele.

La o mulţime de licori, lăsăm bulele să iasă afară, dar în cazul berii şi şampaniei, rămân captive înăuntru. O sticlă de şampanie conţine milioane de bule şi exercită o presiune de aproape trei ori mai mare decât aerul dintr-o anvelopă de maşină. Se crede că aceste bule mici accelerează fluxul de alcool în sânge. Dacă doriţi şi mai multă tărie, veţi avea nevoie de unul dintr-astea: un distilator.

Distilarea începe prin încălzirea alcoolului fermentat, determinându-l să fiarbă. Apoi, vaporii se ridică şi sunt canalizaţi într-un condensator, unde se răcesc şi se condensează în lichid cu un conţinut şi mai mare de alcool. Chestia asta e precum combustibilul pentru rachete, aşa că trebuie să fie diluat cu apă înainte e a fi îmbuteliat, ca să nu mai vorbim de băut.

Alcoolii sunt o familie de molecule diferite.

Metanolul este un alcool toxic.

Metanolul te va orbi.

Izopropanol. Este frecvent întâlnit ca antiseptic.

Când te uiţi pe eticheta sticlei de whisky observi o concentraţie. Acela este procentul de etanol şi el este acela care vă chercheleşte. Fie că vă place băutura simplă, acidulată, agitată sau amestecată, totul este un cocktail chimic.

Un alt lucru pe care-l face alcoolul, este să ne dea o idee distorsionată al propriului farmec. Şi falsa încredere de a merge şi a vorbi cu altcineva. Asta poate fi în favoarea voastră, sau ar putea să nu fie. Ar trebui să luaţi în considerare mijloace alternative de a vă face mult mai atrăgători.

Poate că şi chimia ne poate ajuta aici.

Poate chimia să mă facă irezistibil?

Persoana pe care o puteaţi întreba, a fost o femeie pe care o chema Tapputi. Ea a fost primul chimist intrat în istorie, şi a trăit în anul 1200 î.Hr, şi a extras parfumuri din flori plante, chiar şi din glande de animale, toate destinate pentru a face oamenii mult mai plăcuţi. În prezent, suntem în măsură să imităm aromele, folosind ingrediente chimice complexe. 

Mirosul şi gustul sunt calităţi extraordinare ale organismului în detectarea substanţelor chimice. Receptorii din interiorul nasului răspund pentru a da un semnal şi, în multe cazuri, aceşti compuşi pentru noi au un miros plăcut.

Aţi putea crede că parfumurile sunt concepute pentru a vă masca mirosul neplăcut al corpului, dar cercetătorii susţin că alegem subconştient un simţ care îl completează. Mirosul natural al corpului nostru conţine feromoni, compuşi aromatici eliberaţi prin glandele sudoripare. Feromonii au mai puţin de-a face cu dragostea în sine şi au mai mult de-a face cu sistemul vostru imunitar.

Subconştient, suntem mereu în căutarea cuiva al cărui sistem imunitar este diferit, deoarece urmaşii noştri vor moşteni ceea ce e mai bun. Toată această atracţie reciprocă se întâmplă la nivel molecular. Odată ce aceasta devine evidentă, există câteva lucruri pe care le puteţi face pentru a spori romantismul vostru chimic:

- fă scufundări după stridii. Acestea conţin dopamină, care îmbunătăţeşte libidoul.

- îndoapă-te cu banane. Ele conţin zinc, se spune că sporesc producţia de spermă şi testosteron.

- păstrează o sticlă cu apă de gură la îndemână. Sulfatul de hidrogen se află în partea din spate a limbii şi asta vă dă respiraţia urât mirositoare. Apa de gură îl îndepărtează, folosind o gamă largă de ingrediente, cum ar fi peroxidul de hidrogen și mentolul.

Dacă toate astea te-au condus în dormitor şi tot mai ai nevoie de ajutor, există o pastilă mică şi albastră care conţine citrat de sildenafil, care, ei bine, îţi pune sângele în mişcare.

Dar vom lăsa acest lucru în spatele uşilor închise, da?

Dar n-ar trebui să mă bazez pe parfumuri, pe apa de gură şi pe afrodisiace dacă aş fi un milionar, nu-i aşa? Slabă speranţă să se întâmple aşa ceva... Numai dacă nu găsesc o cale să transform plumbul în aur.
Dar despre transformarea plumbului în aur, vom discuta în partea a patra a mini-seriei.