Химия в быту и медицине

В шкафчике под раковиной и в аптечке стоят настоящие реактивы: питьевая сода, уксус, хлорный отбеливатель, перекись водорода, иодная настойка. Каждый работает по уравнению, которое ты пишешь на контрольной, и пара таких уравнений однажды убережёт тебя от отравления в собственной ванной.

Опыт с содой и уксусом показывает кислую соль в действии

1. Налей в стакан 100 мл тёплой воды и раствори чайную ложку питьевой соды NaHCO₃.

2. Капни немного раствора в отвар краснокочанной капусты: фиолетовый отвар становится синим или сине-зелёным, среда слабощелочная. Для сравнения капни в другую порцию отвара уксус, и она покраснеет.

3. Влей в стакан столовую ложку уксуса. Раствор вскипает пузырьками.

4. Поднеси к краю стакана горящую спичку. Она гаснет, потому что над жидкостью скопился углекислый газ.

Пузырьки дала реакция NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂↑. Сода — кислая соль, в ней остался атом водорода от угольной кислоты, и всё же её раствор слабощелочной: гидролиз иона HCO₃⁻ идёт сильнее, чем его диссоциация.

Тот же процесс идёт в желудке, где среду создаёт соляная кислота: NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂↑. Раньше соду пили от изжоги. Сейчас чаще применяют антациды на основе гидроксидов алюминия и магния, они нейтрализуют кислоту без выделения газа: Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O. Лекарство подбирает врач, а не учебник химии.

Хлорный отбеливатель нельзя смешивать с кислотными средствами

Хлорные отбеливатели вроде «Белизны» содержат гипохлорит натрия NaClO. Средства для чистки унитаза и от ржавчины часто содержат соляную кислоту. Если их смешать, выделяется хлор:

NaClO + 2HCl → NaCl + Cl₂ + H₂O

Хлор — жёлто-зелёный ядовитый газ, он обжигает слизистые глаз и дыхательных путей. В закрытом санузле его хватает, чтобы отравиться. Правило простое: одно средство за раз, после него смыть водой, в ванной включить вытяжку.

Задача 1. Вычисли объём хлора (н. у.), который выделится, если 14,9 г гипохлорита натрия прореагирует с избытком соляной кислоты.

1. M(NaClO) = 23 + 35,5 + 16 = 74,5 г/моль.

2. n(NaClO) = 14,9 / 74,5 = 0,2 моль.

3. По уравнению NaClO + 2HCl → NaCl + Cl₂ + H₂O n(Cl₂) = n(NaClO) = 0,2 моль.

4. V(Cl₂) = 0,2 · 22,4 = 4,48 л.

Ответ: 4,48 л, это почти полведра ядовитого газа.

Аптечка — набор растворов с точной концентрацией

Физиологический раствор — 0,9-процентный раствор NaCl. Осмотическое давление у него такое же, как у плазмы крови, поэтому клетки в нём не набухают и не сморщиваются. Им промывают раны и разводят лекарства для капельниц.

Аптечная перекись водорода — 3-процентный раствор H₂O₂. На ране она пенится: фермент каталаза из крови разлагает её, 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑. Пена механически вымывает грязь.

Иодная настойка — 5-процентный спиртовой раствор иода. Её наносят только на кожу вокруг ранки: иод разрушает белки микробов, но обжигает и живую ткань.

Точность концентраций диктует кровь: её pH держится в узких пределах 7,35–7,45, и даже небольшой сдвиг в любую сторону опасен для жизни, поэтому всё, что вводят в вену, готовят строго по рецептуре.

Аспирин получили синтезом, пенициллин нашли в плесени

В 1897 году Феликс Хоффман из компании Bayer получил чистую ацетилсалициловую кислоту. Под названием «аспирин» её продают с 1899 года. Её формула C₉H₈O₄, молярная масса 180 г/моль. В промышленности салициловую кислоту ацилируют уксусным ангидридом:

C₇H₆O₃ + (CH₃CO)₂O → C₉H₈O₄ + CH₃COOH

Пенициллин появился иначе. В 1928 году Александр Флеминг заметил, что вокруг плесени, случайно попавшей в чашку с бактериями, колонии не растут. Вещество, которое выделял гриб, назвали пенициллином. Так началась эпоха антибиотиков.

Задача 2. Рассчитай массу ацетилсалициловой кислоты, которую можно получить из 27,6 г салициловой кислоты C₇H₆O₃.

1. M(C₇H₆O₃) = 12 · 7 + 6 + 16 · 3 = 138 г/моль.

2. n = 27,6 / 138 = 0,2 моль.

3. По уравнению из 1 моль салициловой кислоты получается 1 моль аспирина, n(C₉H₈O₄) = 0,2 моль.

4. m = 0,2 · 180 = 36 г.

Ответ: 36 г.

Накипь снимают кислотой, а мыло в жёсткой воде теряет пену

Накипь в чайнике — в основном карбонат кальция CaCO₃. Он выпадает при кипячении жёсткой воды: Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑. Убрать его просто. Уксус или лимонная кислота переводят карбонат в растворимую соль: CaCO₃ + 2CH₃COOH → (CH₃COO)₂Ca + H₂O + CO₂↑.

Та же жёсткость портит стирку. Мыло — это натриевая соль высшей карбоновой кислоты, например стеарат натрия C₁₇H₃₅COONa. Ионы кальция связывают его в нерастворимый стеарат кальция, хлопья которого оседают на ткани. Пены нет, пока весь кальций не уйдёт в осадок.

Ошибки в бытовой химии стоят здоровья

• ❌ Перекись шипит, потому что убивает микробов. ✅ Шипит кислород из реакции 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂, которую ускоряет каталаза.

• ❌ Чем крепче раствор соли, тем лучше он промывает рану. ✅ Для промывания подходит изотонический 0,9-процентный раствор, более концентрированный вытягивает воду из клеток и раздражает ткань.

• ❌ Отбеливатель вместе с кислотным гелем отмоет лучше. ✅ Смесь выделяет Cl₂, отмывать придётся лёгкие.

Задача 3. Вычисли массы хлорида натрия и воды, необходимые для приготовления 500 г физиологического раствора.

1. Массовая доля NaCl 0,9 %, то есть 0,009.

2. m(NaCl) = 500 · 0,009 = 4,5 г.

3. m(H₂O) = 500 − 4,5 = 495,5 г.

Ответ: 4,5 г соли и 495,5 г воды.