|
Гипермаркет знаний>>Химия>>Химия 11 класс>> Химия: Химия и повседневная жизнь человека
Химия, обладая огромными возможностями, создает не виданные ранее материалы, умножает плодородие почвы, облегчает труд человека, экономит его время, одевает, сохраняет его здоровье, создает ему уют и комфорт, изменяет внешность людей. Но та же химия может стать и опасной для здоровья человека, даже смертельно опасной.
Писатель-фантаст и ученый-биохимик Айзек Азимов писал в одной из своих повестей: «Химия — это смерть, упакованная в банки и коробки». Сказанное справедливо не только по отношению к химии, но и по отношению к электричеству, радиоэлектронике, транспорте. Мы не можем жить без электричества, но оголенный провод смертельно опасен; мы любим смотреть телевизор, но за его задней панелью напряжение в тысячи вольт; автомобиль очень нам необходим, но под его колесами нередко погибают люди. Использование людьми достижений современной техники и химии требует высокой общей культуры, большой ответственности и, конечно, знаний.
Возьмем, к примеру, такие необходимые для здоровья человека вещества, как лекарства. Даже они могут быть исключительно опасными, если использовать их неразумно, неграмотно, например при самолечении.
Давайте посмотрим, что имеется в домашней аптечке.
Домашняя аптечка
Пероксид водорода (Н202) — отличный антисептик. Однако если перепутать 1—2% -ный раствор нерокепда с пергидролем (30%-ным раствором), то можно получить сильные ожоги на коже, слизистых оболочках.
Нашатырный спирт (водный раствор аммиака) возбуждает дыхательный центр. Этим пользуются, чтобы вывести больного из состояния обморока. Есть аммиак и в нашатырно-анисовых каплях, которые известны как отхаркивающее средство. Однако большие дозы аммиака могут остановить дыхание. А попав в глаза, он быстро проникает в ткани, вплоть до зрительного нерва, и может нанести ему глубокие, иногда необратимые повреждения.
Аспирин, или ацетилсалициловая кислота— один из препаратов, который широко применяют как жаропонижающее, противовоспалительное, болеутоляющее и противоревматическое средство. Интересно, что это лекарство немного замедляет процесс свертывания крови. Ним нередко пользуются врачи для предотвращения образования тромбов после операции, а также при нарушении кровообращения.
Однако эти свойства аспирина могут вызвать п неприят ные последствия в случае приеми ею в больших дозах. Способность сдерживать свертывание крони может привести к кровотечениям. А так как аспирин — это кислота, то ею избыток может способствовать раздрпжению слизистой оболочки желудка н появлению язвы.
Лекарства для лечения сердечно-сосудистой системы — это валидол, корвалол, нитроглицерин. Последнее средство наиболее аффективно снимает спазмы сосудов сердца. Разумеется, если беспокоит боль в сердце, нельзя полагаться только на лекарства, необходимо обязательно обратиться к врачу!
В аптечке, конечно, найдутся средства лечения пищеварительной системы.
В случае употребления несвежей пищи или при нарушении простейших гигиенических правил в кишечник могут попасть чужеродные организмы, которые, размножаясь, вызывают тяжелое состояние — диспепсию.
Наиболее популярным средством борьбы с этим заболеванием является самом в чистом виде или как компонент лекарственной смеси.
В щелочной среде кишечника гидролизуется до салициловой кислоты. Оба эти вещества подавляют деятельность чужеродных микроорганизмов. Таким же действием обладают и другие средства: фталазол, сульгин.
Наряду с этими лекарствами, которые продаются бел рецепта, есть более сильные, борющиеся с микроорганнамами. Это антибиотики, их без рецепта не продают. Если не жалеть сильнейших антибиотиков, чтобы избавиться от насморка, то может случиться так, что они не помогут при более серьезных заболеваниях. Через достаточно большое число поколений — а их смена произойдет за 2—3 недели — в организме может остаться разновидность микробов, не только не боящаяся данного лекарства, но двже неплохо чувствующая себя и нем. Таким образом, появляется клан стрептококков или пневмококков, приученных к антибиотику.
Создателем отечественного антибиотика пенициллина (от латинского наименования плесени, из которой он выделен) стала профессор 3. В. Ермольева. Черты ее биос рафии и жизненного подвига использованы В. Кавериным в романе «Открытая книга» (возможно, вы видели по телевидению одноименный фильм).
Благодаря пенициллину и ряду других антибиотиков перестали быть смертельными воспаление легких и заражение крови. Натриевая соль хорошо растворяется и способна проникать в ткани, оказывая более длительное и стабильное действие, чем бензил пенициллин.
Однако ряд микрооріаниамов «научились» лишать препарат активности, поэтому пенициллин бесполезно применять для лечения тифа, туберкулеза, вирусных болезней.
В аптечке часто можно найти витамины. Строю говоря, это не лекарства, а жизненно необходимые организму вещества. В руках умелого врача разнообразные витамины — могучее средство укрепления организма, повышения общего тонуса, сощютинления заболеваниям.
В настоящее время широко используются поливитаминные препараты.
Лекарственные препараты — сильнодействующие средства, ими надо пользоваться осмотрительно. И если вы все-таки занялись самолечением, используя лекарства, когда-то прописанные вам врачом, или те, которые вы приобрели, увидев или услышав рекламу, прочитайте внимательно в инструкции к ним разделы: «Показания», «Противопоказания», «Дозировка и способ применения». Помните: неверное применение, высокая доза могут превратить лекарство в яд!
Впрочем, надо внимательно читать и неукоснительно выполнять Правили обращения с любым химическим веществом, используемым в быту.
Моющие и чистящие средства
Мы широко используем в быту различные моющие средства: для стирки белья, мытья носуды, стен, полов, раковин, окон, для чистки ковров и мягкой мебели.
Любое моющее средство должно обладать двойной функцией: способностью взаимодействовать с зш-рлзняющим веществом (чаще всего жиром) и переводить его в воду или водный раствор. Для этого молекула моющего вещества должна иметь гидрофобную (водоотталкивающую) и гидрофильную (любящую удерживать воду) части.
В настоящее время мы широко используем синтетические моющие средства (CMC) — детергенты. Основой CMC являются синтетические поверхностно-активные вещества — ПАВ, в которых длинный углеводородный предельный (чаще всего неразветвленнын) радикал (как в мыле) соединен с сульфатной или сульфонатной группой. Их производство основано на продуктах переработки нефти.
Алкилбензолсульфонат натрия — основной компонент многих детергентов (стиральных порошков). В отличие от нерастворимых стеаратов кальция и магния, которые образуются при стирке в жесткой воде и осаждаются на ткани (забивают поры, делают ткань грубой, блеклой, плохо воздухопроницаемой), кальциевые и магниевые соли сульфокислот хорошо растворяются в воде. Следовательно, многие CMC одинаково хорошо моют как в мягкой, так и в жесткой воде. CMC действуют не только в горячей воде, но также в теплой и холодной воде, что важно, например, при стирке тканей из искусственных волокон. Да и их расход по сравнению с расходом мыла гораздо меньше (около 25% мыла идет на связывание ионов).
Но ПАВ очень медленно разлагаются и, попадая со сточными водами в водоемы, оказывают вредное воздействие на живые организмы. Поэтому желательна очистка сточных вод от ПАВ в отстойниках, а в естественных условиях (в водоемах) их частично «съедают» гетеротрофные бактерии, которые входят в состав активного ила. Можно произвести биохимическую очистку в присутствии ферментов.
Кроме ПАВ, в CMC входят и другие компоненты: отбеливатели, смягчители, пенообразователи, ароматические отдушки.
Оптические отбеливатели не воздействуют на структуру ткани, они поглощают ультрафиолетовые лучи, а излучают энергию в синей области видимого спектра. Ткань приобретает при этом и белизну, и яркость.Действующим началом химических отбеливателей служат атомарный кислород, атомарный хлор и оксид серы. Эти отбеливатели разрушают не поддавшиеся моющему раствору загрязнения и цветные пятна, а заодно и дезинфицируют ткань.
Из кислородсодержащих отбеливателей наиболее распространены перборат натрия и перкарбонат натрия (последний как отдельный препарат известен под названием «Персоль»). Хлорсодержащие и серосодержащие отбеливатели чаще используют как отдельные препараты, известные вам под названием «Белизна» и «Лилия» соответственно.
При использовании этих средств нужно хорошо проветривать помещение и не отбеливать сразу много белья. Следует избегать и длительного кипячения, так как обрадуются ядовитые газы (как продукт разложения гидросульфита натрия).
Пятна белкового происхождения трудно отстирываются и плохо обесцвечиваются химическими отбеливателями. Для их устранения используют спе1Ц1альные ферменты, которые вводят в качестве добавки в моющие средства. Так как эти ферменты не выдерживают высоких температур, то белье с белковыми загрязнениями стирают в теплой воде и не кипятят.
Гидрофобная часть иона проникает в гидрофобное загрязняющее вещество (жир), в результате поверхность каждой частицы или капельки загрязнения оказывается как бы окруженной оболочкой гидрофильных групи. Они взаимодействуют с полярными молекулами воды (подобное растворяется в подобном). Благодаря этому ионы моющего средства вместе с загрязнением отрываются от поверхности ткани и переходят в водную среду.
Вещества, в молекулах которых имеются гидрофобные и гидрофильные части, называют поверхностно-активными, поскольку они действуют на поверхностях, разделяющих различные по своей химической природе вещества.
Для успешной стирки и мойки совсем не обязательна обильная пена. При использовании стиральных машин обильная йена даже нежелательна, а для чистки ковров и мягкой мебели она необходима. Поэтому существуют разные пенообразователи: стабилизаторы, усилители, разрушители пены.
Карбонат натрия Na2C03 и силикат натрия в результате гидролиза придают растворам слабощелочпую реакцию, тем самым усиливают моющее действие CMC, способствуют очистке от жировых загрязнений.
Для примера приведем состав широко рекламируемого стирального порошка для ручной стирки "ОМО intelligent": поверхностно-активные вещества, перборят натрия, энзимы, фосфаты, стабилизаторы, полимеры, карбопаты, силикаты, оптические отбеливатели, парфюмерные добавки.
В рецептуре CMC компоненты подбирают так, чтобы именно при указанной на упаковке концентрации достигалась максимальная моющая способность композиции в целом. Поэтому стиральный порошок не следует сыпать на глазок.
На каждой вещи, будь то рубашка, пальто, костюм или плащ, всегда есть символы. Они обозначают, как правильно стирать, гладить или сушить изделия, какие стиральные порошки можно использовать и какие нельзя. Информация эта весьма полезна, но запомнить, что точно обозначает каждая метка, очень сложно. На рисунке 54 изображены наиболее распространенные международные символы, обозначающие условия по уходу за текстильными изделиями.
Первые две строки таблицы (8 символов) содержит указания о режиме стирки. Следующие две строки (7 символов) указывают на способы чистки вещей, а последний символ четвертой строки предупреждает, что вещь можно сушить только ыа вешалке. И наконец, символы пятой строки указывают на температурный режим глаженья или же на то, что данную вещь не гладят вообще.
Моющие средства выпускают в виде порошков, жидкостей, паст. Порошки в воздух попадают в виде ныли, которая может раздражать дыхательные иути. Некоторые моющие средства могут всасываться через кожу или стимулировать проникновение в нее ядовитых веществ (например, при стирке одежды, загрязненной ядовитыми веществами). С синтетическими моющими средствами домашней хозяйке приходится соприкасаться ежедневно. В результате такого постоянного воздействия может появиться аллергическая реакция, в этом случае необходимо сразу перейти на использование мыла.
Применять для мытья посуды CMC, предназначенные для стирки белья, не рекомендуется, так как эти препараты плохо смываются и могут попасть в пищу. Для мыть» посуды используют специальные препараты, однако и после их применения иадо хорошо споласкивать посуду.
Если основу моющих средств составляют поверхностно-активные вещества, то у чистящих средств непременным компонентом является абразив (от лат. abrazio — соскабливание). В современных чистящих средствах преобладает молотая пемза (природный материал — застывшая вулканическая лава); каолин (минерал каолинит) с примесями кварца, полевого шпата, слюды, мела (карбоната кальция СаСО3); наждачный порошок (корунд Аl2O3, оксид хрома Сr2О2) и др. Выбор абразива обусловлен в основном характером поверхности изделия, а не свойствами загрязнений, поэтому на упаковках чистящих средств указывают род очищаемых предметов.
Особым видом загрязнения является накипь. В ее состав входят в первую очередь карбонаты кальция и магния, а также силикаты, фосфаты, сульфаты. Конечно, на вкус чая или супа накипь не влияет, но вот продолжительность нагревания увеличивается и дно прогорает быстрее.
Удаление накипи производят, естественно, кислотой более сильной, чем угольная, а если карбонатный скелет разрушить, то и другие соединения «не удержатся» на стенках. Основу антистатиков составляет сульфаминовая кислота H2N -S02—ОН, иногда адипиновая кислота НООС—(CH2)4—СООН. Если у вас нет специального средства, можно воспользоваться уксусной кислотой.
Конечно, надо помнить, что никакое чистящее средство не принесет цользы. если оно попадет в желудочно-кишечный тракт с пищей и водой после чистки кухонной и столовой посуды. Необходимо тщательно смывать чистящие вещества.
Средства для борьбы с бытовыми насекомыми
Регулярно убирая помещение, сохраняя в идеальной чистоте посуду, плиту, полы, белье, вы все-таки не гарантированы от появления в доме вредных бытовых насекомых. Бели они появились, то на помощь приходят инсектициды — средства для борьбы с насекомыми. Инсектициды применяют в виде растворов, эмульсий, суспензий, аэрозолей.
Жилые помещения следует обрабатывать только препаратами, рекомендуемыми для этой цели. Сейчас в продаже их достаточно много. Это давно известные средства: хлорофос, дихлофос, хлорофосные карандаши, недавно полнившиеся с яркими названиями «Кобра», «Рептор» и др. Большинство из них высок ото ксичны и опасны для человека. Поэтому недопустимо применять эти препараты в больших количествах и часто, так как действие их сохраняется на сравнительно длительное время. Во время обработки помещения нельзя принимать пищу, пить воду, курить. Окна должны быть открыты, чтобы не создавалась высокая концентрация ядовитых веществ в воздухе. Необходимо убрать все продукты и посуду. Во избежание пожара нельзя распылять содержимое аэрозольных баллончиков при открытом огне. Следует помнить, что все деревянные предметы хорошо впитывают ядохимикаты, а лакированные поверхности могут испортиться. Многие инсектициды обладают аллергенным действием. Слабость, головная боль, тошнота, зуд кожи, сыпь, астматические приступы — признаки аллергической реакции.
Помещение после обработки препаратами надо хорошо проветрить, так как многие инсектициды не имеют запаха. Ну и, конечно, надо тщательно вымыть руки теплой водой с мылом, прополоскать рот водой. А для избавления домашних животных от насекомых используют специальные шампуни и ошейники.
Химические средства гигиены и косметики
Слово «гигиена» происходит от греческого - «целебный, приносящий здоровье», а «косметика» — от греческого «искусство украшать себя».
В настоящее время термип «косметика» употребляется, прежде всего, в связи с уходом за кожей лица и тела. Гигиена — это раздел профилактической медицины, изучающий влияние внешней среды на здоровье человека.
Косметика и гигиена тесно соприкасаются, так как имеются косметические средства (лосьоны, кремы, шампуни, гели для душа и др.), которые выполняют и гигиеническую функцию.
К важнейшим гигиеническим средствам относят, прежде всего, мыла и моющие средства (см. выше). Здесь обратим внимание на некоторые другие средства, которые наиболее часто используют в обиходе.
Средства ухода за зубами
Самое распространенное заболевание зубов — кариес. Сущность его состоит в том, что под влиянием микроорганизмов и вырабатываемых ими кислот происходит разрушение тканей зуба.
Самой прочной тканью зуба является эмаль. При разрушении эмали микроорганизмы попадают внутрь зуба и могут вызвать его воспаление. Закреплению микроорганизмов на эмали способствует зубной камень твердые пористые отложения на зубах; его появление связано с тем, что остатки пищи на зубах пропитываются слюной, содержащей ионы Са2+ и НРО2-4 , которые образуют малорастворимую соль. Слю-иа здорового человека имеет среду, близкую к центральной (рН - 6,75). А кислоты, которые вырабатываются в процессе расщепления микроорганизмами остатков нищи, особенно углеводной, снижают рН до 4,5—5,0. Разрушение эмали в этих условиях ускоряется.
Давно замечено, что любители сладкого часто не могут похвастаться хорошим состоянием зубов. Поэтому одним на путей профилактики кариеса является чистка зубов и полоскание ротовой нолости после приема пищи.
Важнейшим средством ухода за зубами являются зубные пасты. Основные компоненты зубной пасты следующие: абразивные, связующие, пенообразующие вещества и загустители. Первые их них обеспечивают механическую очистку зубов от налета п полировку. Чаще всего в качестве абразива применяют химически осажденный карбонат кальция СаС03, а также фосфаты кальция СаКР04, Са3(Р04)г, Са2Р2О7 и полимерный метафосфат натрия (N|аРO3)n. Для превращения смеси абразивных порошков в стойкую пасту применяют связующие компоненты. Их часто выделяют из морских водорослей. Из искусственных веществ применяют производные целлюлозы.
Для получения пластичной, выдавливающейся из тюбика массы в пасту добавляют загустители: глицерин, сорбит, по-лиэтиленгликоль. Они способствуют сохранению в пасте влаги при хранении, повышают температуру замерзания и улучшают вкусовые качества пасты. Для устранения разрушительного действия микробов на растительные составляющие в состав паст вводят антисептики: формальдегид, хлорированные фенолы.
В качестве пенообразователей используют уже знакомые вам поверхностно-активные вещества.
Борьба с кариесом осуществляется не только предупреждением образования зубного налета. Второе направление — это укрепление минеральной ткани зуба, что достигается введением в пасты соединений фтора. Существует несколько точек зрения на влияние фторидных ионов на укрепление эмали зуба. Известно, что фторидные соединения способствуют подавлению жизнедеятельности бактерий, вызывающих образование органических кислот в полости рта. В настоящее время в антикариесных пастах используют добавки ферментов, а иногда вводят антибиотики.
Приятный вкус и запах пасты создают различные вкусовые компоненты и отдушки. В качестве последних часто используют ментол, мятные масла, гвоздичное масло, эвкалинтол и др. Сладкий вкус создает сахарин и его производные.
В настоящее время в продаже появились безабразнвные гелеобразные прозрачные чистящие средства для зубов. В них используют гели оксида кремния Si02, а также полимерные материалы, которые легко окрашиваются в разные цвета, имеют красивый внешний вид, однако очищающая способность у них ниже, чем у абразивных паст.
Дезодоранты
Конечно, вы знаете, что дезодоранты — это средства, устраняющие неприятный запах пота, который выделяется потовыми железами и на 98—99% состоит из воды. С потом из организма выводятся продукты метаболизма: мочевина, мочевая кислота, аммиак, некоторые аминокислоты, жирные кислота, холестерин, следы белка, некоторые гормоны и др. Из минеральных компонентов — катионы натрия, кальция, магния, меди, марганца, железа, анионы хлора и иода. Неприятный запах связан с бактериальным расщеплением составляющих нота или с их окислением кислородом воздуха.
Дезодоранты бывают двух видов. Одни тормозят разложение выводимых с йотом продуктов метаболизма (делая неактивными микроорганизмы) или предотвращают их окисление. Другие частично подавляют выделение пота. Этими свойствами обладают соли алюминия, цинка, циркония, хрома, железа, а также формальдегид и этиловый спирт.
Эти вещества взаимодействуют с компонентами пота, образуя нерастворимые соединения, которые закуиоривают каналы потовых желез и тем самым уменьшают потовыделение. В оба типа дезодорантов входят отдушки.
Дезодоранты выпускают в твердом виде, шариковые и в аэрозольной упаковке. В аэрозольных баллонах используют сжиженные газы (препелленты), температура кипения которых очень низка. Они легко переходят в газовую фазу и не только выталкивают основу (дезодорант) из баллона, но, расширяясь, распыляют ее на мелкие капельки. Долгое время эту роль выполняли только фторхлоруглероды (фреоны). Все они кипят уже при -30 ºС. При распылеини надо держать баллон подальше от глаз: при интенсивном испарении температура жидкости резко падает и можно получить ожог. В настоящее время принято международное соглашение о сокращении производства аэрозольных баллонов, содержащих фреоны, поскольку установлено, что они разрушают озоновый слой Земли.
Косметические средства
Письменные источники, раскопки древних поселений свидетельствуют о том, что на ранней стадии развития общества к раскрашиванию тела были неравнодушны и женщины, и мужчины. У мужчин это особенно проявлялось в склонности к татуировке, а женщины подкрашивали веки, брови, губы, щеки. Естественно, что в далеком прошлом в качестве косметических средств использовали лишь природные вещества. Например, веки подкрашивали в голубой цвет тончайшей пыльцой из толченой бирюзы — минерала, а брови красили мягкими природными минералами — сурьмяным блеском.
С развитием химии, помимо природных веществ, стали использовать и синтетические. Например, в качестве пигмента для губных помад применяют органическое синтетическое соединение никеля.
В создании гримов применяют также оксид цинка ZnO. А в медицине его используют в присыпках и мазях.
В качестве красителя для волос используют разбавленные водные растворы хорошо растворимых солей свинца, серебря, меди, висмута. Ими предварительно пропитывают волосы.
Ионы металлов восстанавливаются до простых веществ. Нашатырный спирт, входящий в состав красителя, нейтрали-зует образующуюся при этом кислоту. Под действием восстановленной меди волосы приобретают красноватый отлив. Бели были взяты соли серебра — серый оттенок, соли железа — синевато-лиловый цвет. В состав красящих шампуней входят п-фенилендиамин
Осветление волос производят с помощью 3% -ного раствора пероксида водорода, который разлагается с образованием атомарного кислорода (в первый момент). Окислительное действие последнего так велико, что он разрушает пигменты волос. Но при большой концентрации и длительном воздействии могут начать разрушаться и сами волосы. Надо проявлять большую осторожность.
Косметическим средством для ногтей являются лаки. Основа лаков для ногтей представляет собой раствор нитроцеллюлозы в органических растворителях. Нитроцеллюлозу ио-лучают нитрованием целлюлозы (хлопковой или древесной) смесью азотной и серной кислот. В качестве растворителей используют амиловый эфир уксусной кислоты, ацетон, различные спирты, а также их смеси. В лак, кроме красителя, добавляют пластификаторы (например, касторовое масло), которые препятствуют обезжириванию ногтей и предотвращают их ломкость.
Одним из важнейших косметических средств для лица являются пудры. Косметические пудры — многокомпопеитпые смеси. В жаркий день пудра закупоривает все поры и причиняет вред.
Тальк придает пудре сыпучесть и скользящий эффект. Каолин и оксиды маскируют дефекты кожи. Кроме того, оксид цинка обладает антисептическими свойствами. Крахмал придает коже бархатистость, а благодаря стеаратам цинка и магния пудра хорошо удерживается на коже и делает ее гладкой.
Пудра защищает и от атмосферных загрязнений. Вот почему умело, без излишеств нанесенная на лицо она не только улучшает цвет и маскирует мелкие дефекты кожи, но и защищает ее.
Компактная пудра в отличие от рассыпной содержит связующие добавки: производные целлюлозы, высшие жирные кислоты, воски, многоатомные спирты и их эфиры, минеральные и растительные масла. Они позволяют получить при прессовании брикеты определенной формы, которые сохраняют прочность на длительное время.
Химии и пища
Вам известно, очевидно, выражение «хлеб наш насущный». Испокон веков понятие «хлеб» олицетворяло понятие «пища», и, наоборот, «пища» — это хлеб.
Теперь, конечно, под словом «пища» мы понимаем большое разнообразие продуктов питания, отличающихся по своему химическому составу и способам приготовления. С нищей в организм человека поступают белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные соли, вода. Все эти вещества в организме, как в химическом реакторе, претерпевают изменения, в результате которых он получает энергию, строит новые ткани, в общем, живет.
Человек — единственное существо на Земле, которое практически всю свою пищу подвергает химической или термической обработке. Попытаемся разобраться, что происходит с основными компонентами нашей инщи в процессе кулинарной обработки.
Жиры
Жиры составляют существенную часть нашей тпци. Они содержатся в мясе, рыбе, молочных продуктах, зерне.
Вы уже знаете, что главной составной частью всех жиров являются триглнцериды — сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и карбоновых кислот, имеющих в углеводородном радикале до 24 атомов углерода. Однако в любом природном жире есть и другие компоненты.
Лецитин служит прекрасным эмульгатором, поэтому его используют в производстве шампуней.
Стерины — природные полициклические соединения очень сложной конфигурации. Важнейшим представителем этого класса соединений является холестерин (провитамин D), который встречается только в жирах.
Витамины. Ими богата печень рыбы и морского зверя, растительные жиры (Е, К), а также сливочное масло (A, D).
Пигменты — вещества, придающие окраску жирам. Хлорофилл придает бледно-зеленый оттенок конопляному маслу, каротнноилы окрашивают сливочное масло в желтый цвет.
Носители запаха очень разнообразны и сложны по строению, их более 20 в составе сливочного масла.
С химической точки зрения из всех компонентов пищевого рациона жиры наименее окислены (содержат меньшее число атомов кислорода). Поэтому процессы превращения жиров (гидролиз и самое главное — окисление) растянуты во времени и сопровождаются выделением большого количества энергии. Если неосторожно поджаривать пищу на сковороде, то пары жира могут легко загореться.
Обычно лишь небольшая часть жира в организме откладывается в запас. Но малоподвижный образ жизни некоторых людей не требует большого количества энергии. Нарушается баланс между поступлением в организм и расходом энергоемких веществ, а это приводит к ожирению. Поэтому питание должно быть рациональным. Но жиры должны присутствовать в рационе, так как они служат не только источником энергии, но и поставщиком необходимых нашему организму соединений. С ними мы получаем незаменимые жирные кислоты, без которых нарушается обмен веществ, витамины, холестерин.
Организм сям может создавать холестерин, он образуется в иечени. Холестерин — предшественник различных.гормонов, используется при построении клеточных мембран, является исходным веществом для синтеза соединений, входящих в состав желчи. Желчь действует как поверхностно-активное вещество, создавая из жирных кислот эмульсию, которая свободно ироходит через кишечник, всасывается, а синтезированные организмом собственные жиры хранятся в качестве топлива (энергетическая функция) пли выполняют строительную (пластическую), защитную и другие функции.
В настоящее время чаще говорят не о ценности холестерина, я о вреде, связанном с его ролью в развитии атеросклероза. При избытке в крови холестерин и некоторые сложные углеводы оседают на стенках кровеносных сосудов, образуя бляшки, которые частично закупоривают сосуды. При этом ограничивается доступ кислорода с кровью к миокарду, развивается ишемическая болезнь сердца (кислородная недостаточность).
Непредельные жирные кислоты, содержащиеся в растительных маслах, ускоряют обмен холестерина в организме, уменьшают его содержание в крови и, следовательно, опасность его отложения на стенках кровеносных сосудов. Поэтому желательно в свое меню вводить растительное масло. Для выпускника средней школы такая норма составляет 2—3 столовые ложки в день.
Как вам известно, сливочное масло получают из молока. Молоко — это эмульсия жира в водном растворе. Если молоко постоит, то из-за неодинаковой плотности его компонентов происходи разделение: капельки жира собираются сверху, образуется слой сливок. Сливки сбивают, при этом капельки молочного жира слипаются в сплошную массу (масло), оставшуюся жидкость называют пахтой. Существуют разные сорта сливочных масел. «Крестьянское» масло по сравнению с «Вологодским» более богато белками и витаминами группы В. Но за счет добавления пахты в нем содержится до 25% воды (вместо 15% в «Вологодском»), поэтому на «Крестьянском» масле жарить трудно, вода закипает быстро, масло «трещит»и пенится.
Топленое масло самое богатое жиром (до 98% ). Зато в нем практически нет белков и витаминов: они разлагаются при термической обработке обычного масла. Топленое масло хорошо хранится, так как микроорганизмы в безводной среде (а воды в этом масле почти нет) размножаются очень медленно.
Растительные масла извлекают на сеыян масличных культур прессованием с последующим извлечением остатков масла пз жмыха с помощью растворителей. Так как температура кипения их намного ниже, чем у масла, разделить их не представляет труда.
На основе растительных масел готовят пищевой продукт — маргарин, а также полуфабрикат для производства мыла и стеарина. При создании рецептуры маргаринов учитывают традиционные вкусы потребителей. К гидрожиру (илп саломасу) добавляют каротин, чтобы по цвету продукт был похож на сливочное масло. Запах масла имитируют, добавляя бутандион.
Бутандион имеет запах сыра, точнее, сыр пахнет бутавдионом. Для придания продукту вкуса добавляют сквашенное молоко, которое содержит молочную кислоту, повышающую и антибактериальные свойства маргарина. Питательную ценность повышают добавки витаминов А и О. И наконец, для того чтобы вся эта сложная смесь не разделялась на компоненты, вводят природные поверхностно-активные вещества (например, лецитин).
Жиры — скоропортящиеся продукты, прежде всего, из-за их взаимодействия с кислородом воздуха. Поэтому их (масло, маргарин) лучше хранить в специальной воздухонепроницаемой упаковке, в стеклянной или фарфоровой посуде и в холодильнике при температуре не выше +12 ºС (иначе скорость окисления сильно возрастает). Лучше хранить жиры в темноте, так как свет способствует образованию высокоактивных частиц свободных радикалов, которые значительно ускоряют процесс окисления.
При покупке не забывайте посмотреть срок годности продукта. В конце гарантированного на этикетке срока хранения у жиров может появиться кислый вкус, так как в результате гидролиза сложных эфиров образуется кислота. Ясно, что быстрее прокисает тот жир. который содержит больше воды. Очень быстро прокисает маргарин, в нем воды до 25%.
При старении масла может появиться неприятный запах. Это результат не только гидролиза жиров, но и появления альдегидов и кетонов в различных каталитических процессах. Это так называемое прогоркание жиров. Кстати, прогорклние катализирует металлическое железо, поэтому не следует оставлять на чугунной сковороде слой жира до завтра. Поверхность его, контактирующая с кислородом воздуха, велика, да и катализатор рядом.
Последний этап порчи жира связан с появлением оксикислот типа молочной. При этом изменяется цвет, ухудшается запах и вкус. Жир перестает быстро реагировать на ферменты слюны, а на языке появляется ощущение налета (кулинары называют его «салистый привкус»). Такие изменения с жиром происходят за очень большой промежуток времени — до полугода в обычных условиях.
А теперь познакомимся с тем. что происходит с жирами при кулинарной обработке.
При температуре 100 ºС, когда варящийся продукт практически не контактируете кислородом воздуха. состав жира меняется незначительно, только за счет гидролиза. А вот витамины при этой температуре трансформируются. Как сохранить жиры и витамины? Подкислить! И равновесие гидролиза смещается в сторону исходных веществ, н разрушение витаминов замедляется. Учитывая важность сохранения жироп и витаминов, полезно варить щи из кислой капусты и щавеля.
При обжаривании температура значительно выше, чем при варке, и и ро из поди теп перемешивание термически обрабатываемых продуктов. Идут процессы гидролиза и окисления. Расплавленный жир накапливает в себе вещества из обжариваемых продуктов и соединения, которые обрадоввтись при окислительных процессах и высокой температуре.
Акролеин вызывает удушье, слезотечение, портит вкус жира. А некоторые люди находит приятным аромат жаркого, который в большой степени обусловлен акролеином.
При жарении во фритюре будьте внимательны: при температуре выше 200 ºС фосфатиды (компоненты жирп) темнеют, соответственно окрашивают продукт, надо прекрамить нагревание, иначе вы испортите пищу.
Углеводы
Углеводы — главные поставщики энергии организму человека энергия накопилась в процессе их фотосинтеза из углекислого газа и воды на свет в зеленых клетках растении. Мы полаем углеводы из зерновых, гияюиых культур, картофеля, фруктов и овощей. В мясе их мало.
Специалисты в области питания считают, что 60% потребности человека в энергии должны обеспечиваться углеводами. Ведь при их недостатке начинают сгорать жиры, а затем белки. Человек вдень должен получать не менее 500 г углеводов.
Остановим вннимание на самых важных углеводах. Рассмотрим, как они попадают в наш организм и что с ними там происходит.
Глюкоза легко проникает в кровь и транспортируется внутри организма. В клетках происходит окисление глюкозы, этот процесс сопровождается выделением энергии.
По отношению к фотосинтезу окисление глюкозы - обратный процесс.
Глюкоза лето усваивается организмом, ведь в ее молекуле атомы углерода и водорода частично окислены — соединены с кислородом.
Глюкоза поддерживает ослабленный организм, нормализует пищеварение. Большие таблетки глюкозы с витамином С вам должны быть знакомы с детства. Это медицинский препа рат. В природе глюкоза встречается в спелых фруктах, ягодах. Особенно мною ее в винограде, поэтому ее называют также виноградным сахаром. В крови человека содержится примерно 0.1% глюкозы. Анализ крови на сихар связан с определением ее содержания. Как избыток, так и недостаток глюкозы вредны для организма.
У фруктозы есть иное название — плодовый, или фруктовый, сахар. Ее можно назвать и цветочным сахаром: на нектара пчелы переносят углевод в мед (там его массовая доля достигнет 50%). Фруктоза удерживает волу лучше, чем обычный сахар, поэтому ее добавляют в джемы и конфеты, чтобы предотвратить кристаллизацию (засахаривание).
Фруктоза определяет и лекарственные свойства меда. Сахароза С22Н22О11 — дисахарид. В обычной жизни просто сахар.
Сахарозе содержится в большинство растений, но особенно се много в сахарном тростнике и сахарной свекле. В нашем организме в результате гидролиза из сахарозы образуются два моносахарида в равных количествах. Эту смесь называют инвертным сахаром. Гидролиз сахарозы происходит и при длительном нагревании. Поэтому, когда сиропы кипятят, они становятся слаще — образуется фруктоза.
При нагревании сахара происходит ряд сложных реакций разложения, при атом самые легкие из продуктов расщепления (в том числе акролеин) или улетучиваются, или растворяются и остаются в твердой смеси сложного состава, называемой карамелью, придавая ей особые вкусовые качества.
Лактоза — дисахарид. Этот углевод еще называют молочным сахаром, так как он преимущественно содер-жится в молоке животных. Человек знакомится с лактозой с первых дней жизни, ведь в материнском молоке нет других углеводов, кроме лактозы.
Лактоза, как и глюкоза, подвергается брожению под действием особых ферментов. В результате этих процессов образуются вещества, которые придают молочным продуктам своеобразный вкус.
Кефир и кумыс обладают бактерицидным действием за счет образующейся при их изготовлении кислоты.
Крахмал — полисахарид, состоящий из множества звеньев, которыг представляют собой остатки молекул о-глюкозы. В наш организм он поступает с картофелем (массовая доля крахмала до 20%), зерновыми (пшеница и кукуруза содержат до 70%, а рис — до 80% крахмала). Крахмал — основной углевод пищи.
Одной нз причин применения крахмала в кулинарки является способность его молекул образовывать водородные связи с молекулами воды. Когда суспензию крахмала в воде нагревают, молекулы воды проникают между молекулами крахмала, при этом раарушяются водородные связи между молекулами крахмала и образуются новые водородные связи молекул воды с огром ным количеством гидроксогрупп —ОН молекул крахмала. В результате крахмал сильно набухает, резко повышается его вязкость. На этом свойстве основано приготовление различных подливок и соусов.
Подобно жирам крахмал в организме подвергается гидролизу. Этот процесс начинается уже при пережевывании пищи во рту под действием фермента, содержащегося в слюне. Если подольше пожевать хлеб (продукт, содержащий крахмал), то можно ощутить сладкий вкус. Гидролиз крахмала продолжается в желудке и кишечнике. Конечный продукт этого процесса — глюкоза. Избыток ее откладывается в печени в виде высокомолекулярного углевода — гликогена.А если этот «банк» переполнен, то в виде жировых клеток.
Гликтен по строению похож на крахмал, но отличается от вето большей разветвленностыо молекул. Запасенный организмом, он используется между приемами пищи, особенно при больших физических нагрузках (в частности, у спортсменов). Он гидролизуется до глюкозы по море расходования ее в клетках организма. При этом чисто появляется жажда.
Целлюлоза — растительный полисахарид, состоящий из множества звеньев. Гигантские молекулы целлюлозы линейны, в отличие от крахмала, имеющего в основном молекулы разветвленного строения.
Целлюлозу еще называют клетчаткой. Примером чистой целлюлозы может служить промокательная бумага и вата, полученная из хлопка.
Клетчатка поступает к нам в организм с растительной пищей. Она проходит желудок практически не изменяясь. Только травоядные животные и такие насекомые, как термиты, способны активно усваивать этот полимер, потому что а их желудках обитают бактерии симбионты, вырабатывающие особый фермент, который расщепляет целлюлозу до глюкозы. Из организма человека клетчатка практически полностью выродится непереваренной, но при этом она способствует повышению выделения пищеварительных соков на всем своем пути, иормализуя работу кишечника.
Белкн
Белки — природные высокомолекулярные соединения Iбиополимеры), структурную основу которых составляют по л «пептидные цепи, построенные из остатков а-аминокислот.
Вам известно, что жиры и углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода, а в состав белков, кроме утих трех элементов, обязательно входит азот. Некоторые белки содержат серу, фосфор и а микродозих железо, иод, марганец, цинк, медь.
Белки налаются основой нсего живого на Земле и выполняют в организмах многообразные функции (табл. 23).
Белки, поступающие в организм с животной (молоко, яйца, мясо и др.) и растительной пищей, гидролизуются в конечном счете до а-аминокислот.
Гидролиз белков и синтез новых из продуктов гидролиза позволяют уменьшить опасность белкового дефицита; организм создает то. что ему необходимо.
Животные белки содержат все необходимые аминокислоты в достаточном количестве, а в растительных белках — некоторых аминокислот мяло или совсем нет. Поэтому приверженцам вегетарианства любителям растительной пищи — иужио немало потрудиться: надо составить меню так. чтобы обеспечить нужный для полиоцеиного питания минимум аминокислот.
Молекулы белка, имея активные функциональные группы, способны удерживать полярные молекулы воды. А водные системы — это благоприятные условия для микроорганизмов. В продуктах разложения белка встречаются соединения с неприятным запахом, появление которых является признаком пронесся гниения белка.
Сухой яичный и молочный порошок можно хранить довольно долго. Частично обезвоживаются продукты при вялении и копчении. Общеизвестен также метод предохранения от гниения с помощью поваренной, соли. Солят мясо, рыбу. Ионы соли подавляют активность микроорганизмов. Для засолки рыбы и мяса немаловажное значение имеет размер кристаллов соли. Крупная соль растворяется медленно, и процесс гниения опережает консервацию.
При варке продуктов важно их своевременно солить. Если варить в несоленой воде, то вода быстрее проникает в продукты, клетки разрушаются, продукты развариваются. Получается отличный бульон и рассыпчатая картошка. А если мы хотим использовать отварное мясо для второго блюда или мясного салата, его опускают в кипяток и солят приблизительно через час после начала варки. Тогда в поверхностном слое белок све|)тывается и большая частыюлезкых веществ остается внутри куска мяса, а не переходит в бульон.
В завершение обзора процессов, происходящих в пищевых продуктах, немного остановимся на консервировании.
Нагревание продуктов при температуре выше 100 ºС приводит практически к полное) гибели всей микрофлоры. Если после такой обработки немедленно герметизировать продукты, то их можно хранить очень долго.
Замедлить и прекратить деятельность микроорганизмов можно с помощью различных консервантов.
Прекрасным консервантом является сахар, используемый для приготовления варенья, компотов, джемов. Его важнейшее достоинство — сохранение витаминов в продуктах.
Известно, что брусника и клюква долго могут храниться даже без сахара, так как в этих ягодах содержится бензойная кислота. В настоящее время ее используют для консервирования сельди в банках (1% кислоты и 8% голи с сахаром).
Соли
Кроме поваренной соли, в кулинарии и пищевой промышленности находят применение гидрокарбонат натрия, нитрит и нитрат натрия. Нитрат натрия в определенной дозе восстанавливается некоторыми организмами до нитрита, который препятствует окислению и сохраняет розовый цвет колбас и других мясных изделий.
Гидрокарбонат натрия (питьевая сода) используют в рецептуре мучных изделий. Дома готовят печенье, оладьи, замешанные на соде. При этом добавляют какой-либо кисломолочный продукт, например кефир. При повышении температуры начинает разлагаться питьевая сода.
За счет выделяющегося газа грето разрыхляется. При выпечке хлеба в качестве разрыхлителя используют карбонат аммония, который при нагревании полностью разлагается ни летучие вещества.
Развитие пищевой промышленности
В настоящее время продовольственные проблемы химия решает вместе с биотехнологией. Это отнюдь ае иовия отрасль знаний. Люди использовали микробиологические процессы для приготовления сыри. вин. хлеба и пива надолго до того, как был» создана химическая промышленность, и даже раньше, чем появились алхимики. Однако в настоящее время овя переживает возрождение. Многие отходы сельского хозяйства, а также целлюлоза древесины включаются в рацион питания человека либо непосредственно, либо в качестве кормов для домашних животных. Уже получены такие дрожжи, плесневые срибы. бактерии, которые, поедая малополезные для животных отходы производств (голому, древесину), быстро размножаются и набирают вес. Полученная биомасса содержит белки, лнпиды. углеводы, витамины, необходимые для питания. Остается только придан, им вид и вкус, что сегодня не составляет особого труда.
Медики рекомендуют для рационального и диетического □италня включать в меню хлеб из муки, содержащей тонкоиз-мельчеикые отруби. Ведь отруби содержат алейроновый слой (протеиновые зерне, белковые образования в семенах растений), оболочки, зародыш. Они богаты белками, витаминами и минеральными веществами.
Сейчас часто говорят об искусственной пище. Хотя этот термин не означает получение продуктов питания путем химических реакций. Речь идет о том. чтобы природным белковым продуктам (таким, как белки масличных, бобовых и зерновых культур) придать вкус и вид традиционных продуктов, включая и деликатесы.
Например, во Франции уже давно из растительною сырья производят искусственное мясо. Технология его получения заключается в том. чтобы выделить белки нз соевых бобов И сформировать из них волокна, из которых затем можно изготовить слои, схожие по структуре с мясом. После добавления жиров и компонентов, придающих мясной вкус, зги продукты можно использовать как заменители мясе животных в рационе человека.
В нашей стране в Институте злементоорганичсгких соединений им. Л. И. Несмеянова давно занимаются проблемами вкуса и запаха пищи. В нкстоящее время здесь могут синтезировать любой запах: лука, чеснока, бакана, ананаса, ветчины, мясного бульона и т. д. В этом институте созданы искусственные продукты, которые могут составить меню хорошего обеда: черная икра, лососина, различные заливные блюда, суп куриный, бульон мясной и рыбный, мармелад различных сортов, соки.
В США например, очень популярны аналоги молочных паст, десертов, сыров, творога, кисломолочных продуктов. Для забеливания кофе широко используют аналоги сливок, а также заменитель мороженого — «меллорин», получаемый на основе растительных масел. Примерный состав сливок для забеливании выглядит так: 0,8—1% белка бобов сои, 10% гидроген из иронянного растительного масла, 15% сахарного сиропа, около 1% пищевых поверхностно активных веществ, некоторые соли и около 76% воды.
Искусственная пища дешевле, она подготовлена и уже готова к употреблению. Ее производство позволяет решать проблемы некоторых дефицитных продуктов. Постарайтесь разобраться в сущности химических и биохимических процессов, протекающих в организме с теми веществами, которые попадают в нею с пищей: изучайте информацию о составе каждого продукта, о соотношении основных компонентов. Осознанно подбирайте оптимальный рацион питания. И наконец, обратите внимание на этикетки упаковок с пищевыми продуктами. Там указано, какие пищевые добавки содержат купленные вами продукты питания.
Пищевые добавки способствуют сохранности продукта (консерванты), придают ему аромат (ароматизаторы), нужную окраску.
Итак, человек встречается с химией на каждом шагу. Наша жизнь, здоровье, настроение тесно связаны с бесчисленными химическими веществами и процессами вокруг нас и в нас самих.
Развитие человеческого общества сопровождается применением но пых материалов и новых химических процессов во всех сферах деятельности человека. Химик даст в руки человеку огромные возможности и силы, по при втом требует грамотною, ответственного их использования, понимания сущности химических явлений.
Химические знания помогут вам сделать правильный выбор различных материалов, продуктов питания, обрам жизни. Надеемся. что сведения, приведенные в втой главе, окажутся вам полезными н пробудят интерес к более широкому и глубокому изучению замечательного школьного предмета — химии.
1. Докажите, что без химии немыслим современный быт человека.
2. Докажите, что достижения химии могут не только служить во благо, но и причинять вред.
3. Приготовьте сообщения о содержании вашей домашней аптечки.
4. Как нужно относиться к рекламным роликам о лекарствах?
5. Какую роль играют витамины? Как на применять? Как сохранять витамины в пище?
6. Что такое CMC? Какие преимущества в недостатки имеют они?
7. Какие чистящие и моющие средства вы используете в быту? Каковы основы нх наиболее безопасного применения?
8. Что означают снмнолы этикеток на одежде? Какое значение имеет учет информации символов на метках для ухода за одеждой?
9. Расскажите о бытовых пестицидах, которые вы применяете дома, на даче или на приусадебном участке. Каковы методы их безопасного применения?
10. Приготовьте сообщение на тему "Химия и красота" (роль химии в косметике).
11. Приготовьте сообщение на тему "Химия и гигиена".
12. Приготовьте групповое сообщение на тему "Химия и пища", поделив между собой части, посвященные белкам, жирам, углеводам, консервированию пищи.
13. Принесите на урок различные упаковки от пищевых продуктов и укажите, какие пищевые добавки в них использованы.
14. Напишите сочинение на тему «Химия глазами выпускника школы».
картинки к уроку 11 класса, фишки для любознательных по всем предметам, библиотека учебников и пособий по химии
Содержание урока
 конспект урока
опорный каркас
презентация урока
акселеративные методы
интерактивные технологии
Практика
задачи и упражнения
самопроверка
практикумы, тренинги, кейсы, квесты
домашние задания
дискуссионные вопросы
риторические вопросы от учеников
Иллюстрации
аудио-, видеоклипы и мультимедиа
фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
юмор, анекдоты, приколы, комиксы
притчи, поговорки, кроссворды, цитаты
Дополнения
рефераты
статьи
фишки для любознательных
шпаргалки
учебники основные и дополнительные
словарь терминов
прочие
Совершенствование учебников и уроков
исправление ошибок в учебнике
обновление фрагмента в учебнике
элементы новаторства на уроке
замена устаревших знаний новыми
Только для учителей
идеальные уроки
календарный план на год
методические рекомендации
программы
обсуждения
Интегрированные уроки
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.
|
