Химия по жизни. Как устроен наш быт, отношения, предметы и вещи с точки зрения химических реакций, атомов и молекул - Кейт Бибердорф

– аммиак. Так как аммиак является основанием, он связывается с частичками грязи и пыли, и это делает его отличным чистящим средством. С помощью всего одной салфетки я могу помыть все стеклянные поверхности, а затем наслаждаться чтением возле кристально чистого окна. Конечно, мои собаки пытаются испачкать его каждый раз, когда я отворачиваюсь или отвлекаюсь.

Аммиак можно использовать для полировки мебели, полов, но он практически бесполезен при очистке унитазов или душа. Пожалуйста, только не говорите это отцу из «Большой греческой свадьбы», считавшему, что Windex может справиться со всем – даже с акне на лице.

Так как у меня есть две собаки, кошка и муж-аллергик, то уборка в основном состоит в удалении пыли и шерсти животных. Отсюда и происходит моя одержимость шваброй Swiffer и роботом-пылесосом Roomba.

Швабры – это вам не игрушки. Разве не удивительно, что простое движение куска ткани по полу удаляет твердый мусор из любой гостиной? В следующий раз, когда будете доставать тряпку, осмотрите ее хотя бы минуту. Обратите внимание на ее размер, а также на то, как переплетены между собой ее волокна.

Во время работы понаблюдайте за тем, как мелкие ворсинки ткани собирают пыль. Благодаря вашим действиям между пылью и тканью Swiffer формируются межмолекулярные взаимодействия. Некоторые называют это статическим прилипанием, но я называю это химией.

Мой робот-пылесос Roomba – кстати говоря, его зовут Стиви – просто катается по полу и собирает пыль. Его двигатель заставляет вентилятор вращаться, что создает «вакуум» (по правде говоря, это просто область с низким давлением), засасывающий в пылесос молекулы воздуха и пыли. Поступающий воздух фильтруется с другой стороны пылесоса и выходит наружу, при этом пыль и шерсть животных остаются внутри Стиви.

Конечно, мы все прекрасно понимаем, что сначала нужно протереть пыль и только потом пылесосить. Дам один совет: если у вас есть достаточно времени, то протрите пыль и подождите пару минут. Большинство твердых частиц очень легкие, так что какое-то время они могут парить на молекулах газа (азота, кислорода, углекислого газа или аргона) и только потом оседают на пол.

Конечно же, самая «химическая» комната в доме – это ванная. Когда я там убираюсь, у меня возникает непреодолимое желание надеть защитные очки и перчатки, поскольку я понимаю, что мне предстоит работа с сильными основаниями и кислотами. Они намного сильнее «кухонных» молекул, особенно если вы используете мощные чистящие средства. Например, Drano. В виде раствора он содержит гидроксид натрия (основание) и гипохлорит натрия (белизна). Drano – это очень прочное основание, так что никогда не наносите его на голую кожу. Если оно все же попало на незащищенную часть тела, немедленно промойте большим количеством воды, держите поврежденный участок под проточной водой в течение десяти минут.

Но почему химический состав пищевой соды и Drano так отличается? Оба средства являются основаниями и используются в качестве чистящих средств. Тем не менее одно из них можно добавлять в пироги с черникой, а глоток другого может вас убить.

Обе молекулы являются основаниями, и это значит, что в воде их поведение будет одинаковым. Однако гидроксид натрия намного сильнее, чем гидрокарбонат натрия. И это большая разница.

Если основание сильное, то все реагенты превратятся в продукты (другие вещества). Если основание слабое, то только часть реагентов превратится в продукты. Может показаться, что тут нет практически никакой разницы, но именно это определяет эффективность чистящих средств. Но как понять, какое у нас основание – сильное или слабое?

Каустическая сода[10] на вашей кухне

Вы можете найти каустическую соду в кладовой в виде пищевого щелока. Маленькая рекомендация: я обожаю продукты от Modernist Pantry. Они производят множество безопасных средств, которые можно использовать на кухне.

Мой любимый рецепт, в котором требуется щелок, – это рецепт крендельков. Если вы ищете хороший рецепт домашних крендельков, то попробуйте рецепт от Элтона Брауна. Для тех, кто не знаком с работами этого человека: он еще один «ботаник», который просто обожает говорить о науке в приготовлении пищи. И я очень люблю его шоу «Good Eats».

В любом случае существует два разных способа приготовления крендельков: использовать каучуковую соду или пищевую. В обоих способах в тесто добавляется кипящий жидкий раствор, в результате чего оно приобретает желто-коричневый цвет. Добавленная основа разрушает полипептидные цепи в муке теста.

В результате этой реакции образуются маленькие аминокислоты, которые проявляют активность в реакции Майяра – химической реакции, в ходе которой баварские крендели приобретают характерный коричневый цвет и вкус. Чтобы реакция начала протекать, одна аминокислота должна вступить в реакцию с одним углеводом. Так как фруктоза и глюкоза намного меньше сахарозы, они могут вызывать эти химические реакции, вступая в реакцию с крайним атомом аминокислоты.

Тепло духовки способствует разложению внешних молекул, в результате чего образуются сотни новых. Большинство молекул имеют коричневый цвет (как при карамелизации), однако их ароматы отличаются. Поскольку реакция Майяра происходит с участием аминокислот (белков), а не только с углеводами (сахарами), у ароматных молекул чаще всего преобладает «мясной» запах. Благодаря атомам азота аминокислот вкус получается сложнее, чем при карамелизации.

Так как пищевая сода – это слабое основание (слабее каустической соды), химическая реакция между пищевой содой и белками в муке будет протекать не так бурно. Для реакции Майяра будет активировано небольшое количество аминокислот, и именно поэтому крендельки на пищевой соде имеют светлый цвет.

Кислотность основания можно определить с помощью водородного показателя. Возможно, вы знаете его как pH или шкалу pH со значениями от 0 до 14. Это логарифмическая шкала, с помощью которой можно определить, является ли тот или иной продукт осно́вным или кислотным. Когда мы узнаем вид кислоты, мы сможем предсказать, как эта молекула будет вести себя с другими. Если мы говорим о чистящих средствах, то знание этого помогает нам определить, где именно мы будем использовать чистящее средство: на кухне или в ванной.

Нейтральные растворы, например чистая вода, имеют pH 7. У оснований pH всегда выше 7, а у кислот – всегда ниже 7. Чтобы измерить pH раствора, мы можем использовать лакмусовую бумажку или pH-метр. Если окунуть pH-метр в раствор, вы увидите на дисплее число. Лакмусовая бумага, которая является более дешевым методом, просто поменяет свой цвет. Затем вы сможете воспользоваться шкалой pH, где цвет соответствует определенному значению от 0 до 14.

Но что в действительности делает лакмусовая бумажка или pH-метр? Они измеряют концентрацию ионов гидроксония (H3O+) и гидроксид-ионов (OH-) в растворе. Если pH выше 7, это значит, что