Największe mity chemii


Często w szkole uczymy się na chemii rzeczy, które przekraczając granicę między dydaktycznym uproszczeniem a informacją nieprawdziwą. Niektóre z nich są powtarzane w kółko od tak dawna, że nikt za bardzo nie zastanawia się nad ich prawdziwością i po prostu przekazuje je dalej. Wiele informacji z dziedziny chemii znajdujących się w powszechnym przekonaniu także nie pokrywa się z prawdą.

W tym artykule postaram się przedstawić te najbardziej znane i najczęściej spotykane. Przedstawione przeze mnie przykłady pojawiają się na różnych etapach nauki chemii, ale wszystkie są w pewien sposób szkodliwe.

Konserwanty zawarte w żywności są szkodliwe

Tą frazę powtarzają prawie wszyscy, a praktycznie nikt się nad nią nie zastanawia. Gdyby nie konserwanty, żywność byłaby znacznie droższa (w przypadku mięsa i wędlin nawet kilkukrotnie) i szybciej by się psuła. Niemożliwe byłoby istnienie dużych sklepów oddalonych od miejsc produkcji żywności. Niewielka poprawa zdrowia ze względu na brak konserwantów nie zdołałaby zrównoważyć znacznie częstszych przypadków zatrucia po zjedzeniu nadpsutego pożywienia. Sama szkodliwość konserwantów przy ilościach stosowanych w żywności też nie jest wcale wielka. Bardziej szkodliwe są dość powszechnie stosowane w tanich napojach słodziki – cyklaminian sodu i sacharyna, oraz dieta obfita w tłuszcze nasycone (np. fast food).

To, co wydobywa się z wież przy elektrowni atomowej, to radioaktywne opary lub dym ze spalania uranu

Tego nikt nie uczy i jest to totalna bzdura, a jednak można spotkać ludzi którzy tak myślą. Dowód widziałem na pewnej pracy plastycznej z gimnazjum. Charakterystyczne zwężające się ku górze wieże o dużej średnicy są wieżami skraplaczy. Woda po przejściu przez turbiny parowe (które połączone są z generatorami wytwarzającymi elektryczność) jest rozprężana w tych wieżach, a ponieważ nadal ma wtedy temperaturę powyżej 100°C, dość duża jej część natychmiast odparowuje, obniżając szybko temperaturę. Po ochłodzeniu woda powraca do drugiego obiegu (odseparowanego od wody krążącej w rdzeniu reaktora wymiennikiem ciepła). Wydobywająca się z wież para ma korzystny wpływ na środowisko, gdyż zwiększa wilgotność i przyspiesza usuwanie zanieczyszczeń z powietrza. Z drugiej strony zwiększa zachmurzenie i częstotliwość opadów. Wieże takie działają również przy niektórych elektrowniach węglowych umieszczonych z dala od akwenów wodnych, z kolei elektrownie atomowe usytuowane nad morzem zazwyczaj nie mają takich wież.

Polietylenowe opakowania szkodzą środowisku

Polietylen nie jest biodegradowalny i prawie zupełnie bierny chemicznie. Z jednej strony oznacza to, że wyrzucona na trawnik torebka będzie tam leżała bardzo długo. Z drugiej strony substancje z jej rozkładu nie mogą w żaden sposób negatywnie wpłynąć na środowisko (bo właściwie ich nie ma). Szkodliwość polietylenowych opakowań ogranicza się zatem do zajmowania przez nie miejsca, niszczenia walorów estetycznych otoczenia i utrudniania rozkładu innych śmieci, które są w nie zapakowane. Przy wyrzucaniu ich do lasu zwierzęta mogą być narażone na uduszenie – nie jest to właściwie jednak problem opakowań polietylenowych samych w sobie, ale ludzi wyrzucających śmieci gdzie popadnie i dotyczyłby także toreb biodegradowalnych (zwierzę może się nimi udusić zanim się rozłożą). Zastąpienie polietylenu np. papierem wymusiłoby zwiększenie wycinki lasów oraz rozwój raczej „brudnego” przemysłu papierniczego, co jest niewątpliwie bardziej szkodliwe niż leżące na trawniku torebki, oraz podniosłoby koszt produkcji opakowania. Użycie szkła dodatkowo powodowałoby duży wzrost kosztów transportu (szkło jest ciężkie i tłucze się).

Istnieją leki „precyzyjnie trafiające w źródło bólu”

Słyszymy to w prawie każdej reklamie, wraz z wizją tabletki przemieszczającej się w naczyniu krwionośnym (ten człowiek bardzo szybko by umarł w wyniku zatoru). Wszelkie leki podawane doustnie są wchłaniane w przewodzie pokarmowym, po czym poprzez układ krwionośny równomiernie rozprzestrzeniają się po całym organizmie. Można co najwyżej mówić o wybiórczym działaniu na konkretne receptory, różnym maksymalnym stężeniu leku osiąganym w różnych tkankach (co wynika z budowy chemicznej leku), albo prolekach, tj. lekach nieaktywnych biologicznie, które są metabolizowane do postaci aktywnej dopiero po dostaniu się do organizmu. Selektywne działanie leku w jednym miejscu organizmu można uzyskać tylko poprzez zastrzyk, ale wtedy to pacjent lub lekarz znajduje źródło bólu.

Najlepsze są leki oparte na naturalnych składnikach

Substancje biologicznie aktywne zawarte w roślinach w znakomitej większości przypadków nie służą danej roślinie np. do uśmierzania bólu, leczenia wrzodów czy pobudzania porostu włosów, więc ich struktura chemiczna nie mogła podlegać ewolucji w tym kierunku. Ich działanie jest mniej lub bardziej przypadkowe. Tymczasem syntetyczne leki są selekcjonowane spośród tysięcy podobnych związków (analogów) przez człowieka. Kryterium wyboru jest jak najlepsze działanie i jak najmniejsze natężenie efektów niepożądanych. Dlatego leki syntetyczne w większości przypadków są skuteczniejsze od naturalnych.

Materiały wybuchowe wybuchają, jeśli się do nich strzela

oraz

Materiały wybuchowe po wybuchu tworzą „chmurę ognia”, podobnie jak wybuch zbiornika z benzyną

Typowy przykład: film Godziny Szczytu, w którym czarny charakter ucieka z bagażnikiem dosłownie wypełnionym C4, a główny bohater strzela za nim z pistoletu. Bagażnik samochodu wybucha, wylatuje z niego „chmura ognia”, natomiast okoliczne budynki i przechodnie wychodzą z zajścia bez większych szkód. Po pierwsze, wojskowe materiały wybuchowe takie jak C4 nie wybuchają po przestrzeleniu. Gdyby wybuchały, byłyby bardzo groźne w użyciu na polu walki. Po drugie, materiały wybuchowe nie spalają się, tylko wybuchają – efekt jest bardziej zbliżony do uderzenia meteorytu lub pocisku artyleryjskiego (widocznego na filmach wojennych) niż do wybuchu beczki z benzyną. Po trzecie, ilość C4 z wyżej wspomnianego filmu pozostawiłaby w miejscu samochodu spory krater i powybijała szyby w promieniu kilkudziesięciu metrów.

Na podstawie DNA pozostawionego przez złoczyńcę na monecie, ladzie sklepowej lub strunie gitary w lombardzie można go zidentyfikować

Przykład: pewien odcinek serialu „CSI”. Badanie DNA rzeczywiście jest możliwe na podstawie bardzo małych ilości próbek. Z drugiej strony oznacza to, że każda inna osoba, która dotykała danej monety, banknotu, lady czy struny również pozostawiła tam swoje DNA. Próbka będzie mieszaniną DNA od kilku do kilkudziesięciu osób. Taka analiza rzadko stanowi więc jednoznaczny dowód, jeśli w ogóle udaje się na jej podstawie coś ustalić.

Katalizator nie uczestniczy w reakcji

Katalizator uczestniczy w reakcji, lecz nie jest w niej zużywany. Ulega reakcji na początku cyklu katalitycznego i jest odtwarzany na jego końcu, dlatego jego ilość nie zmniejsza się w trakcie reakcji.

Stężony kwas siarkowy jest katalizatorem reakcji estryfikacji, gdyż wiąże wodę i przesuwa równowagę reakcji w stronę produktów

Katalizator nie może przesuwać położenia stanu równowagi. Kwas siarkowy jest tu katalizatorem dlatego, że podczas jego dysocjacji tworzą się jony wodorowe, będące faktycznym katalizatorem. Odciąganie przez niego wody powoduje, że jest on także odczynnikiem pomocniczym – zużywa się w trakcie reakcji (trzeba go użyć tym więcej, im więcej mamy reagentów), ale nie wchodzi w skład produktu.

Podczas elektrolizy soli (NaCl) na katodzie wydziela się sód, który od razu ulega reakcji z wodą, a na anodzie chlor

Obydwie części tego stwierdzenia są nieprawdziwe. Na katodzie nie zachodzi redukcja sodu, ponieważ jego potencjał redukcji jest niższy niż potencjał redukcji wody. Tak naprawdę reakcji ulega bezpośrednio woda, redukując się do wodoru i jonów OH. Druga część tego stwierdzenia również nie zawsze jest prawdziwa. Przy małej gęstości prądu chlor rozpuszcza się w wodzie i ulega dysproporcjonowaniu do podchlorynów, a następnie do chloranów (co jest podstawą przemysłowej metody otrzymywania chloranów). Gazowy chlor ulatnia się w znaczących ilościach tylko przy dużych gęstościach prądu i dużym stężeniu soli.

Woda królewska rozpuszcza złoto, gdyż zawiera chlorek nitrozylu o właściwościach silnie utleniających

Zawartość chlorku nitrozylu (NOCl) w wodzie królewskiej jest niewielka i jego obecność nie ma wpływu na rozpuszczanie się złota. Swoje właściwości woda królewska zawdzięcza współdziałaniu swoich dwóch składników – kwasu solnego i azotowego. Kwas azotowy ma właściwości utleniające, lecz w pojedynkę niewiele zdziała – równowaga reakcji przesunięta jest w stronę metalicznego złota. Nie oznacza to jednak, że jonów złota w ogóle nie ma w roztworze – są, ale w minimalnych, niewykrywalnych ilościach. Dodanie kwasu solnego powoduje kompleksowanie jonów złota w trwałe kompleksy chlorkowe, co przesuwa równowagę w kierunku jonów Au3+.

W reakcji z wodą dwutlenek węgla tworzy kwas węglowy H2CO3, dysocjujący na jony H+ i CO32-

Cząsteczka o wzorze H2CO3 została zaobserwowana tylko w śladowych ilościach w ekstremalnych warunkach. W typowych w ogóle nie powstaje. Przy rozpuszczaniu w wodzie dwutlenek węgla ulega hydratacji, tworząc „luźny” związek z wieloma cząsteczkami wody. Ów hydrat reaguje bezpośrednio z wodą:

CO2 (aq) + 2 H2O → HCO3 + H3O+

Jony CO32- powstają w znikomych ilościach – przeważa uwodniony dwutlenek węgla i jony HCO3. Dysocjacja stopniowa, o której tylko napomyka się w gimnazjum lub nie mówi wcale, jest faktycznym sposobem dysocjacji wszystkich kwasów, przy czym każdy kolejny etap zachodzi w znacznie mniejszym stopniu niż poprzedni.

Amoniak w reakcji z wodą tworzy wodorotlenek amonowy NH4OH, który dysocjuje na jony wodorotlenowe i amonowe

Związek o wzorze NH4OH nie istnieje. Początkowo teoria dysocjacji Arrheniusa postulowała istnienie takiego związku, aby wyjaśnić zasadowe własności roztworów amoniaku. Stwierdzenie, że taki związek nie występuje, było jednym z powodów sformułowania teorii Brønsteda. Według tej teorii w reakcji dysocjacji hydratowany amoniak bezpośrednio reaguje z wodą:

NH3 (aq) + H2O → NH4+ + OH

Kwaśny węglan sodu – jak sama nazwa wskazuje – ma odczyn kwaśny

Roztwór NaHCO3 – wodorowęglanu sodu lub inaczej kwaśnego węglanu sodu – w rzeczywistości ma odczyn lekko zasadowy. Spowodowane jest to reakcją:

HCO3 → CO2 + OH

Podana reakcja zachodzi tylko w niewielkim stopniu, więc powstający dwutlenek węgla pozostaje uwodniony i nie wydziela się z roztworu.

Woda nie uczestniczy w reakcji dysocjacji, jest tylko jej katalizatorem

Woda jest substratem reakcji dysocjacji – jest biorcą (akceptorem) protonu (kationu wodorowego). Opiera się na tym teoria Brønsteda – w każdej reakcji kwasowo-zasadowej musi uczestniczyć dawca jonu wodorowego, np. cząsteczka kwasu, oraz jego akceptor, np. woda, amoniak lub jon OH. Właściwości roztworów kwasów, w których stężenie kwasu jest zbliżone do stężenia wody (np. obniżone ciśnienie par), wskazują na to, że zawierają one niewiele wolnej wody. W zapisie równania reakcji dysocjacji często pomijamy cząsteczkę wody, do której przyłączony jest kation wodoru w celu uproszczenia – zazwyczaj ta cząsteczka wody niezbyt nas interesuje. Trzeba jednak pamiętać, że wolne protony nie mogą istnieć w wodzie.

Efekt ebulioskopowy (podniesienie się temp. wrzenia cieczy po rozpuszczeniu w niej nielotnej substancji) polega na tym, że cząsteczki substancji rozpuszczonej blokują część powierzchni rozpuszczalnika, uniemożliwiając parowanie z tej części powierzchni

To wyjaśnienie wydaje się być sensowne i jest ono zaprezentowane np. w książce „Chemia Ogólna” Lecha Pajdowskiego. Przeanalizujmy jednak przykład NaCl. Substancja ta wywołuje efekt ebulioskopowy, mimo, że jej jony nigdy nie znajdą się przy powierzchni roztworu – są one otoczone przez swoje sfery koordynacyjne, zawierające mocno związane cząsteczki wody. Powierzchnia roztworu jest zatem prawie całkowicie czystą wodą. Przytoczona teoria nie tłumaczy również, dlaczego wielkość efektu ebulioskopowego nie zależy od rodzaju substancji rozpuszczonej (a więc i kształtu i rozmiaru cząsteczek), a jedynie od jej stężenia.

Prawidłowego wytłumaczenia udziela termodynamika. Entropia roztworu jest większa niż czystego rozpuszczalnika, a co za tym idzie osłabia się tendencja do przechodzenia cząsteczek rozpuszczalnika do fazy gazowej. Skutkuje to podwyższeniem temperatury wrzenia. Entropia zależy tylko od liczby rozpuszczonych cząsteczek, a nie od ich kształtu czy masy.

Mam nadzieję, że ten artykuł skłoni was do częstszego zastanawiania się nad tym, co słyszycie i czytacie na temat chemii.

Bibliografia:

  • Jones L., Atkins P.: Chemia ogólna – cząsteczki, materia, reakcje. PWN, Warszawa 2004, ISBN 83-01-13810-6
  • Trzebiatowski W.: Chemia nieorganiczna. PWN, Warszawa 1971
  • Pajdowski L.: Chemia ogólna. PWN, Warszawa 1982, ISBN 83-01-04260-5
  • Cooling Tower – Wikipedia
Źródło: Tweenk, VmC.org
Reklamy

One comment

  1. Mieszanka prawd i kłamstw. Najbardziej niebezpieczna mieszanka.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s

%d blogerów lubi to: