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

Поскольку электромагнитное излучение – один из основных принципов химии, я хочу рассмотреть эту тему чуть подробнее. Если определенный тип света распространяется слева направо, то электрическая и магнитная волны тоже должны распространяться слева направо. Давайте предположим, что электрическое поле движется по канату слева направо. Следовательно, магнитное поле тоже будет двигаться слева направо, но только в другом направлении. Если электрическое поле будет двигаться по канату горизонтально, то магнитное поле будет двигаться вертикально (в виде вертикальной волны), так что положение магнитного поля относительно каната будет постоянно меняться: сначала оно будет выше каната, затем ниже, а затем снова выше. Когда два поля движутся одновременно, свет может проходить через нашу атмосферу. Если молекула взаимодействует с электрическими или магнитными волнами, атомы либо не пропускают свет, либо искажают его.

Квантовая механика – наука о субатомных частицах – может привести в огромное замешательство и запутать, именно поэтому я прошу вас сосредоточиться на одном: существует огромное количество электромагнитный энергий, известных как свет! Ученые объединили весь свет в спектр (электромагнитный спектр), где он распределен по длине волн. На одном конце спектра располагаются радиоволны со сверхдлинными волнами, достигающими размера целого здания. Несмотря на такую длину волн, у нее очень маленькая энергия. Радиоволны не в состоянии навредить нашему здоровью, так что мы можем спокойно использовать их как для Wi-Fi, так и для Bluetooth.

На другом конце спектра располагается гамма-излучение со сверхкороткими волнами и высокой энергией. Размер этих волн можно сравнить с размером атомного ядра – они очень маленькие. Но это излучение очень опасно для человека, и оно может нанести серьезный вред нашему телу и внутренним органам. Именно поэтому высококонцентрированные пучки гамма-излучения используются (с большой осторожностью) для уничтожения раковых клеток.

Однако, как и в сказке «Три медведя», есть идеальная золотая середина, где волны имеют средний размер и среднюю энергию. Электромагнитные волны располагаются в середине спектра – именно они обладают средней длиной волны и средней энергией (относительно радиоволн и гамма-излучения).

Эти волны соответствуют трем типам энергии, получаемой поверхностью земли от солнца: ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное. Мы уже сталкивались с видимым светом, когда обсуждали красители и ткани, а также мы знаем об инфракрасной энергии, излучаемой кухонной плитой. Именно поэтому сейчас я хочу остановиться на самой опасной энергии – энергии ультрафиолетового излучения (УФ-излучение) – и объяснить, почему, отдыхая на пляже, необходимо пользоваться солнцезащитным кремом.

Ультрафиолетовое излучение – это самая высокая энергия, которую Земля получает от Солнца. Впервые УФ-излучение было обнаружено в 1801 году после того, как немецко-британский астроном Уильям Гершель открыл инфракрасные волны (волны ИК). Гершель доказал, что энергия может излучаться от волн, размер которых превышает длину волны видимого света; именно поэтому немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер задумался над тем, существует ли «невидимая» энергия, длина волн которой будет меньше длины волны видимого света.

Риттер решил поэкспериментировать с фиолетовым светом (свет с самой большой энергией, который может видеть наш глаз) и, как позже стало известно, с ультрафиолетовым светом. Он заметил, что пропитанная раствором хлорида серебра бумага становится темнее, когда на нее направлен «невидимыый» ультрафиолетовый свет. Все из-за того, что ультрафиолетовый свет вступал в реакцию с раствором и практически сразу менял его цвет.

Поскольку в то время именно фиолетовый свет был светом с самой высокой энергией, Риттер понял, что столкнулся с чем-то интересным.

Волны УФ-излучения, в то время называвшиеся химическими лучами, примерно с молекулу. Несмотря на их крошечный размер, они обладают огромной энергией. Например, еще в 1878 году ученые догадались, что УФ-излучение можно использовать для уничтожения бактерий. Тогда это излучение начали использовать для стерилизации вещей, в том числе и медицинского оборудования. Данный способ стерилизации используется и в наше время. По правде говоря, в 2020 году научное сообщество выдохнуло с облегчением, когда узнало, что с помощью УФ-излучения можно бороться с COVID-19.