• ҰЛАН
• 06 Желтоқсан, 2022

Кіші ғылым академиясы: химияның жұмбағы көп

Айгерім Жапақова SDU-дың Биология, химия, педагогика және гуманитарлық ғылымдар факультетінің 3-курс студенті. Құпияға толы химия ғылымын зерттеп жүр. Еңбектерін ағылшын тілінде жазады екен. Айгерімнің ұстазы, аға оқытушы Гүлзира Оспановамен бірге адам өміріндегі химия жайлы зерттеу мақаласын ұсынып отырмыз.

АТОМ МЕН АДАМ ҰҚСАС

Қазір адамның өмірін химиясыз елестету мүмкін емес. Тамақ, иіссу мен сабын да химия. Тіпті, ең асқақ сезім дейтін махаббат та ағзадағы белгілі бір химиялық реакциялардың жиынтығы екен. Технология табиғатқа еліктеу арқылы көп нәтижеге жетуге болатынын түсінді. Құстың қанатын көшіріп, ұшақ жасады. Құрттың қозғалу әдісімен трактордың ізін алды. Дельфин мен акуланың терісінің қозғалысына қарап, торпеданың жылдамдығын арттырды. 

Сол секілді атом мен адам арасында ұқсастық бар. Атомдардың саны шектеулі болғанымен, олар молекулаларда мүлде басқаша орналасады. Реакцияға түсуіне байланысты әртүрлі тәсілдермен әрекеттеседі. Ер адам сияқты. Енді атом (химия бойынша) мен адамның (адамдардың қарым-қатынасы тұрғысынан) қасиеттерін салыстырайық.

Ең белсендісі – сілтілі металл атомдары. Олардың электрондарды итермелейтін қорғанысы аз және әлсіз. Бірақ барлық химиялық элементпен әрекеттеседі. Бұл типтегі адам тез тіл табысады. Өкініштісі, өзінің даралығын жоғалтады. Өйткені, сілтілі металдар табиғатта таза күйінде емес, тек қосылыстар түрінде кездеседі. Инертті газдар сегіз электроннан тұратын еңсерілмейтін тосқауыл жасайды. Реакцияға түсу үшін арнайы жағдай жасау керек. Адамдар да солай. Химиялық элементтер әлемінің идеалы – көміртегі.

Бұл элемент қауіпсіздікті (4 электрон) және ашықтықты (4 бос орын) үйлесімді біріктіреді. Электронның таралуын энергия шығармай оңай өзгертуге болады. Көміртек өз түрімен әрекеттесе отырып, қос және үштік байланыстар түзе алады. Адамның идеалын іздеуде осы ақпаратты пайдалануымыз керек. Сутегі айқын мысал болады. Әсер ету аясын азайтса, сутегі атомы сияқты әлдеқайда көп адаммен (элементпен) әрекеттесіп, бірігеді. Химия қоғамның дамуында жұлдызы болатынын осылай дәлелдейміз.

МІНЕЗ АДАМНЫҢ ІШКЕН АСЫНА БАЙЛАНЫСТЫ

Адамдардың мінез-құлқын олардың жейтін тамағына қарай болжауға болады. Пайдалы тағамның құрамында физикалық өнімділікті арттырып, ми қызметін ынталандыратын заттар бар. Барлық нәрсе бір-бірімен әрекеттесетін молекуладан тұрады. Біз күнделікті өмірде өзара әрекеттесуді сезінеміз. Мысалы, сүттің қайнауы, қанның ұюы, тоттың пайда болуы. Бұл процестерге әсер етудің көптеген жолы бар. Майларды ерітіп, қақты кетіреміз, бетті тазалаймыз. Бұрын ыдыстарды жуу үшін құм, қияқ немесе қалақай, лай қолдануға болатын. Дәл сол сілті, сондай-ақ сабын түбірі кір жууға пайдаланылды. Тісті бормен немесе көмірмен тазалайтын. Адамдар ұзақ уақыт бойы өмір сүру сапасын жақсарту үшін көмекші заттарды пайдаланып келеді. Содан бері тұрмыстық химия және гигиеналық өнімдер әлдеқайда алға шықты. Ертеде ненің қауіпсіз әрі ненің зиян екенін түсіну қиын болған.

Тұрмыстық химияға байланысты бірінші ойға келетін нәрсе – жуғыш заттар. Беттік-белсенді зат молекуланың екі жақты сипаты бар: молекуланың бір бөлігі майларда, ал екіншісі суда ериді. Нәтижесінде олар кірді кетіреді. Құрамына қарай беттік-белсенді заттардың төрт түрі бар: аниондық, амфотерлік, катиондық және иондық емес. Көбінесе анионды беттік-белсенді заттар ыдыс жууға арналған кәдімгі жуғыш құралдарда қолданылады. Олар жақсы көбіктеніп, кірді тез кетіреді. Бірақ ұзақ уақыт бойы қоршаған ортаға зияны бар.

Демікпе мен Диарея

Қоршаған ортаға зиян тимесін десең, тұрақты жуғыш заттарға ауыс. Олардың құрамында иондық емес, беттік-белсенді заттар бар. Олар кірді жоюда тиімді әрі тұрақты көбік береді. Ағынды судағы биодеградация жылдамдығы әлдеқайда жоғары. Беттік-белсенді заттар шырышты қабықтарды тітіркендіріп, соның салдарынан ол қызарып, қышиды. Егер ішке қабылданса, жүрек айнып, диарея тудыруы мүмкін. Демікпе сияқты ауыр ауруларға әкеледі. 

Химия пластмасса ыдыстарға қосылады. Оны белсенді түрде қолданса, зияны жоқ. Десе де, барлық пластик ыдыста тамақты жылытуға болмайды. Әсіресе, микротолқынды пеште қыздыру зиян. Ол үшін ыдыстарда арнайы белгі болуы керек. Бір рет қолданылатын ыдыс-аяқтың ең қауіпсіз түрі – полиэтилен мен полипропилен. Егер тамаққа арналған контейнерді таңдасаң, полипропиленнен жасалған опцияларды алу керек (ол PP, 5 деп белгіленген). Оны  қорықпай 120 градусқа дейін қыздыруға болады.

Бос Атмосфера

Ғалымдар Жердегі тіршіліктің пайда болуы жайлы түрлі ақпарат айтады. Аммиак, метан, су мен көмірқышқыл газынан тұратын, оттегі жоқ тотықсыздандырғыш атмосферада өтті деген көзқарасты ұстанады... Алғашқы тірі организмдер энергияны биологиялық емес, кішірек молекулаларға ыдырату арқылы алыпты. Бос оттегі органикалық қосылыстарды табиғи процестер нәтижесінде (электр разрядының, ультракүлгін сәулеленудің, жылу немесе табиғи радиоактивтіліктің әсерінен) синтездеуге қарағанда тезірек бұзады. 

Биологиялық емес, басқа әдіспен пайда болған органика-лық молекулалар тотығу арқылы жойылмады. Бірақ мыңдаған жыл бойы жинақталуын жалғастырды. Химиялық заттардың ықшам локализацияланған түзілімдері пайда болды. Қазірдің өзінде тірі организмдер деп санауға болады.

Тірі организмдер табиғатта кездесетін органикалық қосылыстарды жойып, олардың энергиясын сіңіру арқылы өмір сүруін қамтамасыз етеді. Бірақ энергияның жалғыз көзі болса, біздің планетамыздағы тіршілік өте шектеулі болар еді. Бақытымызға орай, шамамен 3 миллиард жыл бұрын металдардың порфириндермен маңызды қосылыстары пайда болды. Энергияның мүлдем жаңа көзі – күн сәулесін пайдалануға жол ашты. Барлық тірі ағзаны екі категорияға бөлуге болады. Күн сәулесінің көмегімен өз қорегін өндіруге қабілетті және қабілетсіз.

Жаңа Энергияның көзі

Су өз элементтеріне ыдырайды. Бұл көмірқышқыл газын глюкозаға дейін азайту үшін сутегі атомдарының көзін жасайды. Атмосфераға қажетсіз оттегі газы бөлінеді. Өздігінен жүрмейтін процесті жүзеге асыру үшін қажетті энергия күн сәулесімен қамтамасыз етіледі. Суды бактериялық фотосинтездің сутекті тотықсыздандыру көзі ретінде пайдаланбайды. Оның орнына күкіртсутекті, органикалық заттарды немесе сутегі газын  пайдаланады. Бірақ суды табу оңай. Сол үшін бұл жол ең ыңғайлы. Оттегінің бөлінуімен фотосинтез жүргізетін қарапайым организмдер – көк-жасыл балдырлар.

Өкінішке қарай, фотосинтез қауіпті жанама өнім, оттегіні шығарады. Оттегі ерте организмдер үшін пайдасыз. Оттегі тірі затқа қарағанда энергияны көп қажет ететін қосылыстарды әлдеқайда тиімді «жұтушы» болады. Атмосфераның жоғары қабатындағы оттегінен біртіндеп түзілетін озон қабаты Күннің ультракүлгін сәулеленуіне жол бермейді. Сөйтіп, органикалық қосылыстардың табиғи синтезін одан әрі баяулатты. Заманауи көзқарас бойынша, атмосфера-дағы бос оттегінің пайда болуы өмірге қауіп төндірді.

Жаңа энергия көздері пайда болғанда мәселе туды. Тамақ немесе оттегін алу емес, оттегін денедегі қажетті орынға тасымалдауға байланысты мәселе туындады. Кішкентай организм-дер өз сұйықтары арқылы газдың жай диффузиясы арқылы өмір сүрді. Бұл көп жасушалы тіршілік иелері үшін жеткіліксіз. Осылайша эволюция алдында тағы бір кедергі пайда болды.

Тығырықтан шығу координациялық химия процестерінің арқасында мүмкін болды. Темір, порфирин және ақуыздан тұратын молекулалар пайда болды. Олар темір оттегі молекуласын тотықтырмай байланыстыра алады. Оттегі қышқылдық пен оттегі жетіспеушілігін жою үшін дененің әртүрлі бөліктеріне жай ғана беріледі. Осы молекулалардың бірі гемоглобин қанда O2 тасымалдайды. Екіншісі миоглобин химиялық процестерде қажет болғанша бұлшықет тінінде оттегін қабылдап, сақтайды. Миоглобин мен гемоглобиннің пайда болуы нәтижесінде тірі ағзалардың мөлшеріне шектеулер жойылды. Бұл әртүрлі көп жасушалардың дамуына мүмкіндік берді.

Гүлфарида ЗЕЙНУЛЛИНА

«Ұлан» газеті, №49
6 желтоқсан 2022 жыл